Kiedy ruch ustaje przedmiot staje się niewidoczny. Ale w momencie gdy skrajna część obwodu siatkówki zostanie pobudzona przez ruch, nie widzimy obrazu, natomiast pobudzenie to zapoczątkowuje odruch, który ustawia gałki oczne tak, aby przedmiot znalazł się w środku pola widzenia, w skutek czego zaczyna działaś wysoko rozwinięta okolica dołka z jej siecią nerwową, co umożliwia rozpoznanie przedmiotu.
Istnieją dwa układy postrzegania ruchu, które nazwiemy:
1) układ obraz-sitakówka,
2) układ oko-głowa.
Zajmijmy się pierwszym układem. Kiedy oczy pozostają nieruchome, obraz ruchomego przedmiotu pobudza receptory i wzbudza w siatkówkach sygnały prędkości. Natomiast kiedy oczy śledzą ruchomy obiekt obrazy pozostają na siatkówce mniej lub bardziej nieruchome, zakładając, że mamy o czynienia z jednolitym tłem, np. światełko w ciemności. Zatem w jaki sposób dostrzegamy ruch? Najprawdopodobniej sam obrót gałek ocznych względem pozycji głowy powoduje postrzeżenie ruchu. Ale co się dzieje, kiedy śledzimy ruchomy przedmiot a tło nie jest jednolite i obrazy przesuwają się przez kolejne receptory? Wówczas nie doznajemy wrażenia ruchu – świat nie porusza się wraz z ruchem oczu. Dlaczego tak się dzieje? Zatem oba układy obraz-siatkówka, oko-głowa muszą się nawzajem wykluczać.
Ale która część narządu wzroku jest odpowiedzialna za hamowanie informacji z receptorów siatkówki w momencie, gdy poruszamy oczami? Czy są to mięśnie wokół oczu, które umożliwiają ich ruch (a dokładniej receptory znajdujące się w nich)? Można to łatwo sprawdzić, wykorzystując zjawisko powidoku. Najpierw należy wyróżnić dwa rodzaje ruchów gałek ocznych: bierny ( np. wprawiamy w ruch oko przyciskając je palcem ) i ruch dowolny ( sterowany przez nasz mózg ). Doświadczenie zaczynamy od obserwacji światła w ciemności ( aby uniknąć tła ). Następnie, gdy przeniesiemy wzrok na czarne tło, wówczas następuje efekt powidoku. W tym momencie stwierdzamy, że przy nadawaniu gałce ocznej ruchu biernego, powidok się nie porusza. Zatem same mięśnie wokół oczu nie są odpowiedzialne za postrzeganie ruchu a co za tym idzie nie wyłączają siatkówkowych sygnałów ruchu. W momencie gdy gałka oczna wykonuje ruch dowolny stwierdzamy, że powidok porusza się wraz z okiem. Doświadczenie to potwierdza teorię Helmholtza. Siatkówkowe sygnały ruchu są wyłączane nie przez sygnały płynące z mięśni ale, przez sygnały płynące z ośrodków mózgowych, sterujących ruchem oczu.
Kolejna iluzja jest związana z postrzeganiem ruchu pozornego. Ta zachwycająca iluzja ruchu jest generowana przez statyczne, powtarzające się niesymetryczne wzorce (RAP) takie jak na przykład "Obracające się węże" stworzone przez Kitajka (pierwsza ilustracja). Jak RAPy generują fałszywe (złudne) sygnały ruchu?. Małe mimowolne ruchy oczu podczas ustawiania ostrości są prawdopodobnie podstawowym czynnikiem tych iluzji, ale nie zależą od „dreszczy” podczas ustawiania ostrości. Zakłada się, że te iluzje powstają głównie na skutek szybkich i wolnych zmian w neuronowej reprezentacji kontrastu (w RAPach bazujących na kontraście) lub jaskrawości (w RAPach bazujących na jaskrawości). Czasowe przesunięcie w neuronowej odpowiedzi na wysoki kontrast może powodować wrażenie ruchu w przypadku zmiany ostrości widzenia. Podstawowa częścią tego wyjaśnienia jest fakt ze detektory ruchu nie są w stanie skompensować dynamizmu kodowania neuronowego. Kolor i kontrast wzmagają iluzje, przy czym istnieją rapy w odcieniach szarości które równie skutecznie wywołują wrażenie ruchu.
Efektywność tej iluzji zależy również od jasności tła – przy 50% szarości efekt jest najmocniejszy. Podobno jest to świetny test na sprawdzenie naszej odporności na stres. Im wolniejsze ruchy dostrzegamy tym nasza zdolność znoszenia stresu jest większa. Efekt ten jest związany z ruchami gałek ocznych, które nie mają wyraźnego związku z cechami psychologicznymi. Chociaż zdarzają się ludzie którzy nie widzą tej iluzji w ogóle pomimo iż nie wykryto u nich anormalnych ruchów gałek ocznych (wśród nich jest znany naukowiec). Nie ma na razie żadnych danych potwierdzających zależność stresu czy wieku na odbiór tej iluzji. Jak opisuje Kitaoka i Ashida (twórcy tej iluzji) asymetrycznie rozłożone stopnie jasności są wymagane dla tego typu iluzji i mechanizm działania tej iluzji jest podobny do iluzji „obracających się szprych”, gdzie stopnie jasności są w podobny sposób rozłożone.
http://www.michaelbach.de/ot/mot_spoke-illusion/index.html
W kolejnej iluzji pojawia się koło zdefiniowane przez układ sektorów rozłożonych stopniowo - od sektorów ciemnych po jasne, obracających się zgodnie ze wskazówkami zegara.
Natomiast „szprychy” - linie wydają się kręcić w przeciwnym kierunku. Jednak przyjrzyjmy się uważnie. Linie cały czas pozostają w tym samym miejscu. Każda ze „szprych” troszeczkę przesuwa się w jednym kierunku, po czym powoli wraca na dawna pozycję. Kiedy analizujemy krok po kroku występujące stopnie szarości obok wybranej linii, zauważamy dwa stopnie. W pierwszym z nich (gdy sektor jest w tym samym odcieniu szarości) linia scala się z jednej strony z sektorem, poczym scala się z nim znowu z drugiej strony. Od tego przejścia identyfikacja szprychy zanika i z tego powodu pozornie zmienia swoją pozycję. Każda „szprycha” w innym czasie przechodzi ten etap, całe zgrupowane zmiany elementów powodują postrzeganie ciągłego ruchu. Odpowiedzialne są za to mechanizmy integrujące.
http://www.michaelbach.de/ot/mot_reverse-phi/index.html
Kolejną iluzją będącą wynikiem działania mechanizmów integrujących jest „odwrotność zjawiska phi”. Zaprezentowane zostały dwie animacje. W której z nich dostrzegasz płynny ruch? Na lewym obrazku dostrzega się prawie płynny ruch, natomiast na prawym dostrzegamy zmieniające się dwa zdjęcia – dwie pozycje. W lewym obrazku również zastosowane są dwie pozycje i tworzą one dwie pierwsze klatki. Dwie pozostałe składają się z obrazu negatywnego tych samych klatek. Zatem prawy obrazek prezentuje ruch z oczywistym przeskokiem z pierwszej klatki do drugiej. Animacja lewa zawiera 4 klatki. Motocykl porusza się raz do przodu raz do tyłu, ale przeskok do tyłu jest w towarzystwie negatywnego obrazu, dzięki czemu pozornie zostaje odwrócony kierunek postrzeganego ruchu. Zatem nie widzimy w ogóle ruchu w tył tylko sam ruch do przodu. Klatki są ułożone w następujący sposób: 1 – pozycja w prawo, pozytyw; 2 – pozycja w lewo, pozytyw; 3 – pozycja w prawo, negatyw; 4 – pozycja w lewo, negatyw. Ten wzór z półokresem stworzonym z negatywu zgrabnie dopasowuje się do otwartej przestrzeni detektora ruchu dostarczając sygnał ruchu tylko w jednym kierunku.
http://www.lifesci.sussex.ac.uk/home/George_Mather/TwoStrokeFlash.htm
Obraz wzrokowy przechowywany jest przez ok. 150 milisekund. Jeżeli prawidłowo ustalimy przerwy między błyskami, możemy u obserwatora uzyskać efekt światła ciągłego lub jak w przypadku naszej iluzji efekt ruchu płynnego. Po pierwszym błysku następuje reakcja wzrokowa, która utrzymuje się w ciągu 100 milisekund. jeżeli drugi błysk następuje dostatecznie szybko po pierwszym to reakcja na ten błysk wystąpi już, za nim wygaśnie reakcja na błysk uprzedni. W ślad za drugim błyskiem można w tym samym czasie eksponować trzeci. Tak więc błyski światła wywołują w systemie wzrokowym reakcję ciągłą, postrzeganą jako ciągłe światło, ruch ciągły. Częstotliwość migotania, w czasie którego szereg kolejnych błysków spostrzegany jest jako nieprzerwane światło ciągłe nazywamy krytyczną częstotliwości migotania – mechanizm integracji bodźców.
Dzięki efektowi stroboskopowemu, możemy obejrzeć telewizję, podziwiać kinematografię na dużym ekranie kinowym lub zobaczyć świat na wielu stop klatkach w dyskotece. Efekt stroboskopowy możliwy jest dzięki niezdolności siatkówki do śledzenia i sygnalizowania szybkich zmian jasności. Właśnie w wyniku tego procesu następujące po sobie oddzielne kadry na ekranie kinowym czy też telewizyjnym stworzą złudzenie ruchu ciągłego. W kinie projekcja odbywa się z prędkością 24 kadrów na sekundę. Natomiast światło padające na ekran zostaje wygaszone na ten moment, który jest niezbędny do zmiany kadru, inaczej obserwowalibyśmy migotanie obrazu. Każdy kadr rzutowany jest kilkakrotnie tzn. zamiast projekcji ciągłego jednego kadru, światło przerywane jest raz lub kilkakrotnie.[1]
Telewizja przezwycięża problem migotania odmiennie. Obraz nie jest przedstawiany w całości lecz buduje się go w liniach w sposób znany jako „wybieranie międzyliniowe”, które zmniejsza migotanie.
Ostatnio przemysł rozrywkowy ponownie wprowadził, migotanie pozwalające przekonać się naocznie, jak wyglądałby świat, gdyby w naszym systemie wzrokowym nie występowały mechanizmy integrujące. Przy światłach stroboskopowych wykorzystywanych w dyskotekach bądź w świetlnych widowiskach estradowych stosuje się serię odrębnych zjawisk migawkowych, także kolejny prezentowany obraz zdąży zniknąć, zanim pojawi się następny. W efekcie system wzrokowy nie nadąża łączyć kolejnych błysków i obserwator postrzega nierealne, porozrywane obrazy. Światło stroboskopowe umożliwia obserwację wielu rzeczy znajdujących się w ruchu i to z zupełnie innej strony niż normalnie. Przy odpowiednim nastawieniu częstotliwości błysków można zaobserwować np. pracujący wentylator, który wydaje się obrać bardzo powoli lub wręcz stać w miejscu, lub bąbelki w akwarium, które zamiast lecieć do góry, spadają do dołu i chowają się w nadtleniaczu, albo wirująca moneta, która zdaje się lewitować tuż nad powierzchnią stołu. [2]
http://www.michaelbach.de/ot/mot_feet_lin/index.html
Następna prezentowana iluzja nazywa się „krok po kroczku” i w przeciwieństwie do poprzednich, wywołuje zaburzenia płynności ruchu. Mamy tutaj do czynienia z dwoma prostokątami, które poruszają się w linii prostej raz z lewej strony na prawą i na odwrót. W momencie, gdy grid jest widoczny obiekty wydają się wypadać z płynnego ruchu mimo iż ich ruch jest płynny i równoległy. Ruch ten można porównać do ruchu tip-top-owego. Raz jeden obiekt wysuwa się do przodu po czym zwalnia i drugi obiekt jest już dalej. Jako pierwszy zademonstrował tę iluzję Stuart Antsis w 2003 roku.
I stopień wyjaśnienia zjawiska:
Wyłączamy kolor – teraz wydaje się oczywiste, że krawędzie szarego obiektu łączą się z jasnymi linami i są tylko widoczne, gdy przemierzają czarne tło. Czyli przez połowę czasu tak naprawdę nie ma sygnału ruchu i percepcja w tym momencie nie odczytuje ruchu a my odczytujemy, że raz porusza się jeden obiekt raz drugi.
II stopień wyjaśnienia zjawiska:
Włączamy kolor – zredukowany kontrast między krawędziami boków obiektu i pasków tworzących tło, pozwala wciąż utrzymywać efekt iluzji, przy czym teraz ruch jest spowalniany nie zatrzymywany. Podsumowując, przy małym kontraście sygnał ruchu jest słaby, a my postrzegam zwolnienie ruchu. A kiedy kontrast jest już duży wówczas sygnał ruchu jest już silny a my poprawnie odczytujemy jego prędkość.
Kolejną częścią wykładu będzie wyjasnienie iluzji „zamrożenia ruchu obrotowego”
A jak porusza się wewnętrzny element?
Czy jest to płynny ruch?
A może jego ruch zatrzymuje się w zależności od rotacji zewnętrznego elementu?
Kiedy zasłonimy zewnętrzny dysk wydaje się oczywiste, że centralny obiekt porusza się płynnie. Natomiast w momencie kiedy jest widoczny zewnętrzny dysk, to wywiera on wpływ na postrzeganie ruchu elementu wewnętrznego.
Konkluzje:
- Jeśli pierwszoplanowy obiekt i jego tło znajdują się w ruchu obrotowym w tym samym kierunku i prędkości obrotowe niewiele się różnią od siebie, postrzegana prędkość wewnętrznego obiektu jest dużo mniejsza niż jego rzeczywista prędkość.
- jeśli oba obiekty kręcą się w przeciwnych kierunkach, postrzegana prędkość pierwszoplanowego obiektu jest taka sama albo troszkę wyższa od rzeczywistej prędkości.
- Asymetryczny mechanizm – ruch tła wpływa na ruch obiektu wewnętrznego nie odwrotnie.
http://www.michaelbach.de/ot/mot_freezeRot/index.html
bibliografia:
Alte Bundesstr. 55a
79194 Gundelfingen Germany
email: michael.bach@uni-freiburg.de
<
2.
PWN, Warszawa 1971
3.
[1] P. H. Lindsay, Donald A. Norman , Procesy przetwarzania informacji u człowieka. Wprowadzenie do psychologii., Warszawa 1984 s. 213
[2] P. H. Lindsay, Donald A. Norman , Procesy przetwarzania informacji u człowieka. Wprowadzenie do psychologii., Warszawa 1984 s. 211-213
