Las propiedades de las mezclas de colores espectrales sugieren que la retina se caracteriza por ciertos mecanismos estructurales, funcionales y neuronales. Dado que todos los colores del espectro visible se pueden obtener simplemente mezclando en una cierta proporción solo tres colores con determinadas longitudes de onda, se puede suponer que en la retina del ojo humano hay tres tipos correspondientes de receptores, cada uno de los cuales es caracterizado por una cierta sensibilidad espectral diferente.
Los fundamentos de la teoría de la percepción del color de tres componentes fueron esbozados en 1802 por el científico inglés Thomas Young, también conocido por su participación en el descifrado de los jeroglíficos egipcios. Esta teoría se desarrolló aún más en los trabajos de Hermann von Helmholtz, quien sugirió la existencia de tres tipos de receptores, caracterizados por una máxima sensibilidad a los colores azul, verde y rojo. Según Helmholtz, los receptores de cada uno de estos tres tipos son más sensibles a determinadas longitudes de onda y los colores correspondientes a estas longitudes de onda son percibidos por el ojo como azul, verde o rojo. Sin embargo, la selectividad de estos receptores es relativa, porque todos, en un grado u otro, son capaces de percibir otros componentes del espectro visible. En otras palabras, hasta cierto punto, existe una superposición mutua de las sensibilidades de los receptores de los tres tipos.
La esencia de la teoría de la visión del color de tres componentes, a menudo llamada teoría de Young-Helmholtz, es la siguiente: para percibir todos los colores inherentes a los rayos de la parte visible del espectro, son suficientes tres tipos de receptores. De acuerdo con esto, nuestra percepción del color es el resultado del funcionamiento de un sistema de tres componentes, o receptores de tres tipos, cada uno de los cuales les aporta su propia contribución específica. (Nótese entre paréntesis que, aunque esta teoría se asocia principalmente con los nombres de Young y Helmholtz, los científicos que vivieron y trabajaron antes que ellos le hicieron contribuciones no menos significativas. Wasserman (1978) enfatiza especialmente el papel de Isaac Newton y el físico James Secretario Maxwell.)
Conos S, M y L. El hecho de que exista un sistema receptor de tres componentes a nivel de la retina tiene evidencia psicológica irrefutable. La retina contiene tres tipos de conos, cada uno de los cuales tiene la máxima sensibilidad a la luz de una longitud de onda específica. Esta selectividad se debe a que estos conos contienen tres tipos de fotopigmentos. Marks y sus colegas estudiaron las propiedades de absorción de los fotopigmentos contenidos en los conos de la retina de monos y humanos, por qué
aislado de conos individuales y midió la absorción de rayos de luz de diferentes longitudes de onda (Marks, Dobelle, MacNichol, 1964). Cuanto más activamente absorbía el pigmento del cono luz de una determinada longitud de onda, más selectivo se comportaba el cono en relación con esa longitud de onda. Los resultados de este estudio, presentados gráficamente en la Fig. 5.9 muestran que según la naturaleza de la absorción de rayos espectrales, los conos se dividen en tres grupos: los conos de uno de ellos absorben mejor la luz de onda corta con una longitud de onda de aproximadamente 445 nm (se designan con la letra 5, de corto) ] conos del segundo grupo: luz de onda media con una longitud de onda de aproximadamente 535 nm (se designan con la letra M, de medio) y, finalmente, el tercer tipo de conos: luz de onda larga con una longitud de onda de aproximadamente 570 nm (se designan con la letra I, de largo).
Estudios posteriores confirmaron la existencia de tres pigmentos fotosensibles, cada uno de ellos encontrado en un tipo específico de cono. Estos pigmentos adsorbieron al máximo rayos de luz con las mismas longitudes de onda que los conos, cuyos resultados se presentan en la Fig. 5.9 (Brown y Wald, 1964; Merbs y Nathans, 1992; Schnapf, Kraft y Baylor, 1987),
Tenga en cuenta que los tres tipos de conos absorben luz en una gama muy amplia de longitudes de onda y que sus curvas de absorción se superponen entre sí. En otras palabras, muchas longitudes de onda activan diferentes tipos de conos.
Sin embargo, consideremos la superposición mutua de las curvas de absorción presentadas en la Fig. 5.9. Esta superposición sugiere que cada fotopigmento absorbe una porción relativamente amplia del espectro visible. Los fotopigmentos de cono que absorben al máximo la luz de longitud de onda media y larga (fotopigmentos de cono M y Z) son sensibles a la mayor parte del espectro tenue BI^, y los pigmentos de cono que son sensibles a la luz de longitud de onda corta (pigmento de 5 conos) responden menos de la mitad de las ondas incluidas en el espectro. Una consecuencia de esto es la capacidad de ondas de diferentes longitudes para estimular más de un tipo de cono. En otras palabras, los rayos de luz con diferentes longitudes de onda activan diferentes tipos de conos de diferentes maneras. Por ejemplo, de la Fig. 5.9 se deduce que la luz con una longitud de onda de 450 nm, al llegar a la retina, tiene un fuerte efecto
en conos que pueden absorber luz de longitud de onda corta, y mucho menos en conos que absorben selectivamente luz de longitud de onda media y larga (provocando la sensación de luz azul), y la luz con una longitud de onda de 560 nm activa solo conos que absorben selectivamente luz de longitud de onda media. y luz de longitud de onda larga, y provoca una sensación de color amarillo verdoso. No se muestra en la figura, pero un rayo blanco proyectado sobre la retina estimula los tres tipos de conos por igual, dando como resultado la sensación de blanco.
Habiendo asociado todas las percepciones de color con la actividad de solo tres tipos de conos independientes entre sí, tendremos que admitir que el sistema visual se basa en el mismo principio de tres componentes que se describe en la sección sobre mezcla aditiva de colores, color. televisión, pero en versión “al revés": en lugar de presentar los colores, los analiza.
Otros apoyos a la existencia de tres fotopigmentos diferentes provienen de estudios de Rushton, quien utilizó un enfoque diferente (Rushton, 1962; Baker & Rushton, 1965). Demostró la existencia de un fotopigmento verde, al que llamó clorolabio (que en griego significa “receptor verde”), un fotopigmento rojo, al que llamó eritrolabio (“receptor rojo”), y sugirió la posibilidad de la existencia de un tercero, fotopigmento azul, cianolabe ("receptor azul"). (Tenga en cuenta que la retina humana tiene sólo tres fotopigmentos cónicos, sensibles a tres rangos de longitud de onda diferentes. Muchas aves tienen cuatro o cinco tipos de fotopigmentos, lo que sin duda explica su nivel excepcionalmente alto de desarrollo de la visión de los colores. Algunas aves incluso pueden ver luz ultravioleta de onda corta, que es inaccesible para los humanos (ver, por ejemplo, Chen et al., 1984).
Tres tipos diferentes de conos, cada uno de los cuales se caracteriza por su propio fotopigmento específico, se diferencian entre sí tanto en número como en ubicación en la fóvea. Los conos que contienen pigmento azul y son sensibles a la luz de longitud de onda corta son significativamente menores que los conos que son sensibles a longitudes de onda media y larga: del 5 al 10% de todos los conos, de los cuales el número total es de 6 a 8 millones (Dacey et al. al., 1996; Roorda y Williams, 1999). Aproximadamente dos tercios de los conos restantes son sensibles a la luz de longitud de onda larga y un tercio a la luz de longitud de onda media; En resumen, parece que hay el doble de conos que contienen pigmentos sensibles a la luz de longitud de onda larga que de conos que contienen pigmentos sensibles a longitudes de onda intermedias (Cicerone y Nerger, 1989; Nerger y Cicerone, 1992). Además del hecho de que la fóvea contiene un número desigual de conos con diferentes sensibilidades, también están distribuidos de manera desigual en ella. Los conos que contienen fotopigmentos sensibles a la luz de longitud de onda media y larga se concentran en el medio de la fóvea, y los conos sensibles a la luz de longitud de onda corta están en su periferia, y hay muy pocos en el centro.
Resumiendo todo lo anterior, podemos decir que los tres tipos de conos son selectivamente sensibles a una determinada parte del espectro visible (luz con una determinada longitud de onda) y que cada tipo se caracteriza por su propio pico de absorción, es decir, la longitud de onda máxima absorbida. . Debido al hecho de que los fotopigmentos de estos tres tipos de conos absorben selectivamente longitudes de onda cortas, medias y largas, los propios conos a menudo se denominan conos 5, - M y L, respectivamente.
Los estudios antes mencionados y muchos otros, junto con muchos resultados del estudio de la mezcla de colores, confirman la exactitud de la teoría tripartita de la percepción del color, al menos en lo que respecta a los procesos que ocurren a nivel de la retina. Además, la teoría tripartita de la visión del color nos permite comprender los fenómenos descritos en el apartado sobre la mezcla de colores: por ejemplo, que una luz monocromática con una longitud de onda de 580 nm provoca la misma percepción del color que una mezcla de ondas medias. rayos verdes y rojos de onda larga, es decir, tanto el haz como la mezcla son percibidos como amarillos (una imagen similar es característica de una pantalla de televisión en color). Los conos M e I perciben una mezcla de luz de longitud de onda media y larga de la misma manera que perciben luz con una longitud de onda de 580 nm, por lo que esta mezcla tiene un efecto similar en el sistema visual. En este sentido, tanto el haz monocromático amarillo como la mezcla de haces verdes de onda media y rojos de onda larga son igualmente amarillos, ni uno ni otro pueden llamarse “más amarillos”. Tienen el mismo efecto sobre los pigmentos receptores de los conos.
La teoría de los tres componentes de la percepción del color también explica el fenómeno de las imágenes secuenciales complementarias. Si aceptamos que hay conos S, M e I (para simplificar, llamémoslos azul, verde y rojo, respectivamente), queda claro que con una mirada breve y de cerca al cuadrado azul que se muestra en el inserto de color 10, se produce una adaptación selectiva de los conos azules (su pigmento está “agotado”). Cuando se proyecta sobre la fóvea una imagen de una superficie cromáticamente neutra, blanca o gris, sólo se activan los pigmentos no agotados de los conos verdes y rojos, lo que provoca una imagen adicionalmente consistente. En resumen, una “mezcla” aditiva de conos L y M (rojo y verde) afecta al sistema visual de tal manera que produce la sensación del color complementario amarillo al azul. De manera similar, mirar de cerca una superficie amarilla provoca la adaptación de los conos “responsables” de la sensación del color amarillo, es decir, el rojo y el verde, mientras que los conos azules permanecen activos e inadaptados, lo que provoca la secuencia complementaria correspondiente, es decir, azul. imagen. Finalmente, basándose en la teoría de los tres componentes de la percepción del color, es posible explicar por qué, con la misma estimulación de todos los fotopigmentos, vemos blanco.
Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (alemán: Hermann von Helmholtz; 31 de agosto de 1821, Potsdam - 8 de septiembre de 1894, Charlottenburg)- Físico, fisiólogo y psicólogo alemán. En Moscú lleva el nombre Helmholtz llamado Instituto de Investigación de Enfermedades Oculares en la calle Sadovo-Chernogryazskaya.
Nacido en la familia de un maestro. Estudió medicina en el Real Instituto Médico-Quirúrgico de Berlín. Ocho años de servicio militar eran obligatorios para los graduados de este instituto. Helmholtz Comenzó en 1843 en Potsdam, como médico militar. Por recomendación Alejandro Humboldt se le permitió abandonar prematuramente el servicio militar y comenzar a enseñar anatomía en la Academia de Berlín en 1848. En 1849 Helmholtz invitado a Königsberg, donde recibió el título de profesor de fisiología y patología. Desde 1855 dirigió el Departamento de Anatomía y Fisiología de Bonn y, desde 1858, el Departamento de Fisiología de Heidelberg. En 1870 se convirtió en miembro Academia de Ciencias de Prusia.
En 1871 recibió el título de profesor de física y trabajó en Berlín. En 1888 Helmholtz se convierte en el primer presidente Oficina de Física y Tecnología del Reich en Charlottenburg.
En sus primeros trabajos científicos al estudiar los procesos de fermentación y generación de calor en organismos vivos. Helmholtz Se llega a la formulación de la ley de conservación de la energía. en su libro "Sobre la conservación de la fuerza" (1847) Formula la ley de conservación de la energía de forma más estricta y detallada que Roberto Mayer en 1842, y por lo tanto hace una contribución significativa al reconocimiento de esta ley entonces impugnada. Más tarde Helmholtz formula las leyes de conservación de la energía en procesos químicos e introduce el concepto en 1881 energía gratis- la energía que se debe impartir al cuerpo para llevarlo al equilibrio termodinámico con el medio ambiente (F = U - TS, donde U es energía interna, S es entropía, T es temperatura).
De 1842 a 1852 estudió el crecimiento de las fibras nerviosas. Paralelo Helmholtz estudiando activamente fisiología de la visión y la audición. También Helmholtz crea un concepto "conclusiones inconscientes", según el cual la percepción real está determinada por lo que el individuo ya tiene "de la manera habitual", por lo que se mantiene la constancia del mundo visible, mientras que las sensaciones y movimientos musculares juegan un papel importante. Desarrolla una teoría matemática para explicar los matices del sonido mediante armónicos.
Helmholtz promueve el reconocimiento teorías de la visión de tres colores Tomás joven, inventa en 1850 oftalmoscopio para estudiar el fondo del ojo, en 1851 - oftalmómetro para determinar el radio de curvatura de la córnea ocular. Personal y estudiantes Helmholtz eran V. Wundt, I. M. Sechenov Y D. A. Lachinov.
Estableciendo las leyes de comportamiento de los vórtices para líquidos no viscosos. Helmholtz sienta las bases de la hidrodinámica. Estudios matemáticos de fenómenos como vórtices atmosféricos, tormentas eléctricas y glaciares. Helmholtz sienta las bases de la meteorología científica.
Una serie de inventos técnicos. Helmholtz lleva su nombre. bobina de helmholtz Consta de dos solenoides coaxiales, separados por una distancia de su radio y sirve para crear un campo magnético uniforme abierto. resonador de Helmholtz Es una bola hueca con un orificio estrecho y se utiliza para analizar señales acústicas, así como en la construcción de altavoces de baja frecuencia para mejorar las frecuencias bajas o, por el contrario, para suprimir frecuencias no deseadas en las habitaciones.
Dedicó mucho trabajo Helmholtz fundamentación de la universalidad del principio de mínima acción.
Adiciones al trabajo de Helmholtz en el campo del color.
Hermann von Helmholtz (1821-1894) Fue un maestro absoluto de las ciencias naturales de su época. Él los poseía y los entendía. Su primer logro científico, en 1847, a la edad de 26 años, fue la formulación de los principios de conservación de la energía. Helmholtz También demostró su gran talento práctico: inventó oftalmoscopio Y teoría de la sensibilidad al sonido (1862); También propuso una teoría de las combinaciones tonales y un análisis del timbre de los instrumentos musicales, ahondando incluso en la teoría de la armonía.
Es famoso "Libro de texto de óptica fisiológica" publicado entre 1856 y 1867, que obtuvo reconocimiento internacional 60 años después en su traducción al inglés. En él Helmholtz representa 3 variables que todavía se utilizan para caracterizar el color: tono, saturación y brillo. Fue el primero en demostrar inequívocamente que los colores que veía Newton en el espectro se diferencian de los colores superpuestos sobre una base blanca mediante pigmentos. Los colores espectrales brillan más intensamente y tienen mayor saturación. Se mezclan de forma aditiva, mientras que los pigmentos se mezclan de forma sustractiva. En cualquier caso, sus combinaciones se producen según reglas diferentes.
Investigación Helmholtz fueron hechos según la siempre existente analogía entre el ojo y el oído. Las tres características anteriores de las sensaciones de color se eligieron para corresponder a los tres parámetros del sonido: fuerza, tono y timbre. La única diferencia entre el fenómeno del sonido y la percepción del color es que El ojo no puede distinguir entre componentes de colores mezclados., mientras que el oído puede separar fácilmente los elementos de un sonido complejo. Como dije yo mismo Helmholtz en 1857: "El ojo no puede separar los colores combinados entre sí; los ve como una sensación simple e insoluble de un color mezclado. Por lo tanto, al ojo no le importa qué colores primarios se combinan en un color mezclado: condiciones vibratorias simples o complejas. No hay armonía en el mismo sentido que con el oído; no hay música."
Como Thomas Jung, Helmholtz defendido sistema de tres colores y demostró que cada color se puede componer como mezcla de tres colores básicos- Por ejemplo, rojo, verde y azul violeta como tal "colores simples". En su libro de texto, el gran fisiólogo presenta varias propuestas para la disposición de estos colores simples o puros, cubriendo así todo el espectro. También intentó intervenir -de manera bastante informal, pero sin embargo claramente formulada- entre Newton Y Maxwell. Para Helmholtz triángulo Maxwell demasiado pequeño para dar cabida a ricos colores espectrales, y el círculo Newton no se refiere precisamente a la teoría tricromática, que va profundamente al meollo de la cuestión.
Helmholtz primero coloca colores espectrales entorcido para lograr una mejor comprensión de su mezcla. Representa una especie de campo de fuerza de flores. campo de color -con blanco en el medio, correspondiente al centro gravitacional newtoniano. Helmholtz Se dio cuenta de que para conseguir el blanco no necesitaba, por ejemplo, partes iguales de azul violeta y amarillo. Así, dispuso sus colores de tal manera que aquellos colores adicionales que se necesitaban en mayores cantidades tuvieran más "apalancamiento".
Círculo Newton Sirve como base para el segundo diseño. Helmholtz, en el que se construyen dos triángulos tras saltarse la parte que corta la línea entre el rojo (R) y el violeta (V). Este truncamiento es posible sin prejuicios sólo porque los dos colores en cuestión representan ambos extremos del espectro (en sistema CIE Veremos esta línea nuevamente en color violeta). En la figura vemos dos triángulos cuyos ángulos están determinados en cada caso por dos posibles combinaciones de colores básicos, entre los cuales el Tomás joven a principios del siglo XIX. El triángulo violeta, rojo y verde (VRG) contiene así todos los colores que se forman mezclando violeta, rojo y verde, y lo mismo ocurre con el triángulo rojo, amarillo y cian (RYC). Del dibujo y también del triángulo. Maxwell Resulta obvio que no todos los colores se pueden escribir de esta manera y que una gran parte de la rueda cromática queda eliminada.
Por supuesto, durante Helmholtz No había dudas sobre la exactitud de la teoría tricromática, y esto reforzó la creencia de que debía haber un triángulo ideal en el que habría un lugar para todos los colores del espectro. Con su estructura restante Helmholtz Volvió a esa primera curva de colores simples, que dibujó bajo el supuesto de que la cantidad de luz en diferentes colores puede considerarse la misma cuando, a una determinada intensidad de luz, parecen igualmente brillantes a la vista. Basado en los colores básicos puros rojo y morado, sin más explicaciones, Helmholtz desplaza el punto que caracteriza nuestra percepción del verde puro al punto A para formar el triángulo AVR, que ahora incluye todas las sensaciones de color.
Después Helmholtz Concluye que, en su opinión, los colores rojo puro y violeta puro del espectro no son simples sensaciones del color base, por lo que la línea inferior debe desplazarse a los valores de V1 y R1. Los colores que se pueden lograr directamente con la luz que ingresa a un ojo normal se ubicarán en la curva similar V1ICGrGR1 (el acrónimo se refiere a índigo, cian, verde y amarillo). Por lo demás, el triángulo contiene colores que están más alejados del blanco y, por tanto, más saturados que todos los colores normales.
Helmholtz Y Maxwell se centró en elegir el diagrama más adecuado para explicar los fenómenos observados respecto a las mezclas de colores. Dado que la teoría tricromática era válida y generalmente aceptada, su atención se dirigió a la geometría del triángulo, despreciando por completo los aspectos fenomenológicos. La cuestión de la posición de los colores espectrales en cada triángulo finalmente se resolvió a finales del siglo XIX, cuando A.König Y K. Diterici Estudió “las sensaciones básicas en los sistemas de color normales y anormales y la distribución de su intensidad en el espectro” e indicó la dirección de la línea que construimos en el triángulo. Maxwell. Esto sólo será científicamente cierto si imaginamos un triángulo perfecto cuyos colores estén más saturados que los colores espectrales (E significa punto de igual energía y esto también puede interpretarse como blanco). Los resultados de la mezcla espectral ilustran cómo Newton Simplificó los hechos cuando sugirió que la saturación de los colores mezclados será menor si, en el orden de los colores, sus componentes se ubican más separados.
Trabajo König Y Diterici apareció en "Revista de Psicología" en 1892, y quedó claro que los físicos modernos habían perdido la ventaja del color. Pero el poder de la percepción finalmente prevalecerá; sin él, el juego técnico con los colores se limitaría demasiado a los diseños geométricos, incluso si este juego lo practican genios como Helmholtz o Maxwell.
TEORÍA
Pero primero, un poco de teoría; de lo contrario, no está claro cómo pudo suceder esto en principio y por qué sabemos muy poco al respecto.
Hace unos 180 años, el físico y fisiólogo alemán Hermann Helmholtz formuló una suposición sobre el funcionamiento del ojo humano. ¿Qué sugirió Helmholtz? Sugirió que el ojo humano tiene forma de bola, en la parte frontal hay una lente, una lente biconvexa, y alrededor de la lente está el llamado músculo ciliar circular.
Entonces, ¿cómo ve una persona según Helmholtz?
Cuando el músculo ciliar está relajado, el cristalino es plano, el foco del cristalino está en la retina, y un ojo tan relajado con un cristalino plano ve perfectamente a lo lejos, porque una imagen clara de objetos distantes, de acuerdo con las leyes de Óptica geométrica, se construye en la zona de enfoque del sistema óptico. En este caso, una imagen clara de un objeto distante estará precisamente en la retina del ojo.
Pero una persona necesita verlo de cerca. Para ver de cerca, es necesario cambiar los parámetros de este sistema óptico. Y Helmholtz sugirió que para ver de cerca, una persona tensa el músculo ciliar, comprime la lente por todos lados, la lente se vuelve más convexa, cambia su curvatura, la longitud focal de la lente convexa disminuye, el foco va dentro del ojo, y un ojo así con una lente convexa ve bien de cerca. Porque detrás del foco del sistema óptico se construye una imagen clara de los objetos cercanos, según las leyes de la misma óptica geométrica. En este caso, la imagen de este objeto cercano volverá a aparecer exactamente en la retina.
Entonces, una persona necesita ver a lo lejos. Parpadeó, relajó el músculo ciliar: la lente es plana, ve a lo lejos. Es necesario verlo de cerca: tensa el músculo ciliar, el cristalino es convexo y se ve de cerca.
¿Qué es la miopía de Helmholtz?
En algunas personas (el propio Helmholtz no entendió por qué), el músculo ciliar se tensa, el cristalino se vuelve convexo y este músculo no se relaja. Llamó miopes a esas personas con lente convexa. Ven bien de cerca, pero no pueden ver de lejos, porque en el área focal del sistema óptico se construye una imagen clara de un objeto distante. En este caso, habrá una imagen clara dentro del ojo. Y en la retina habrá una especie de mancha poco clara, manchada y borrosa. Y luego Helmholtz propuso compensar la miopía con la ayuda de una lente bicóncava negativa para gafas. Y la distancia focal del sistema (lente cóncava más lente convexa) aumenta. Con la ayuda de gafas, el foco vuelve a la retina y las personas miopes que usan gafas bajo cero pueden ver perfectamente a lo lejos.
Y desde entonces, 180 años, todos los oftalmólogos del mundo seleccionan gafas negativas para los miopes y recomiendan su uso constante.
¿Quién de ustedes es miope? Levanten la mano por favor. Este es tu problema, como dicen.
¿Qué es la hipermetropía de Helmholtz?
En muchas personas, creía Helmholtz, el trabajo del músculo ciliar se debilita con la edad. Como resultado, el cristalino es plano, el foco del cristalino está en la retina y las personas con hipermetropía clásica ven perfectamente a lo lejos. Pero hay que verlo de cerca. Para ver de cerca, es necesario apretar la lente y hacerla convexa. Y el músculo no tiene suficiente fuerza para comprimir el cristalino. Y la persona mira el libro y se forma una imagen clara de las letras detrás del foco del sistema óptico, en algún lugar más cercano a la parte posterior de la cabeza. Y en la retina sólo quedará una mancha vaga, manchada y borrosa. Y luego Helmholtz propuso compensar la hipermetropía utilizando lentes biconvexas plus. Y la distancia focal del sistema (lente convexa más lente plana) disminuye. Con la ayuda de gafas, el enfoque se lleva al interior del ojo y las personas con visión de futuro que usan gafas Plus ven perfectamente de cerca.
Y desde entonces, 180 años, todos los oftalmólogos del mundo han seleccionado gafas plus para personas con hipermetropía, recomendándolas para leer y para trabajar de cerca.
¿Quién de ustedes tiene visión de futuro? Levanten la mano por favor.
La teoría de Helmholtz explicaba con ingeniosa sencillez las propiedades básicas del oído, es decir, la determinación del tono, la fuerza y el timbre. Según la teoría de la resonancia, cualquier tono puro tiene su propia área limitada en la membrana principal.
Un solo sonido, en su opinión, irrita fibras nerviosas estrictamente definidas, precisamente aquellas que irrigan la sección correspondiente de la membrana, y la irritación de estas fibras se siente como un sonido de un tono estrictamente definido.
La teoría de la resonancia explica fácilmente la diferencia en el timbre del sonido y la capacidad del oído para descomponer un sonido complejo en sus partes componentes. Cada sonido complejo, según esta teoría, irrita tantos puntos de la membrana principal como sinusoides contiene, es decir, el tono principal y todos los armónicos provocan vibraciones en las partes correspondientes de la membrana. En ellos se integran todas las señales del oído interno que llegan a los centros auditivos a través del sistema conductor y escuchamos el sonido tímbrico correspondiente. La fuerza del sonido está determinada por la cantidad de elementos nerviosos estimulados. Naturalmente, cuanto más fuerte es el sonido, más ancha comienza a vibrar la sección de la membrana principal. Helmholtz permitió la resonancia de secciones individuales de la membrana, pero no habló de la resonancia de cuerdas que vibran libremente. Así, de la teoría de Helmholtz se desprenden tres conclusiones principales:
1) el análisis primario de los sonidos ocurre en la cóclea;
2) cada sonido simple tiene su propia sección en la membrana principal;
3) los sonidos bajos provocan vibraciones en las secciones de la membrana principal en el vértice de la cóclea y los sonidos altos, en su base.
A pesar de la gran cantidad de datos nuevos obtenidos del estudio de la función del oído interno, estas tres conclusiones conservan su importancia hasta el día de hoy.
La primera conclusión está en total armonía con las enseñanzas de I. P. Pavlov sobre la capacidad de realizar un análisis primario tanto de los dispositivos terminales de los nervios aferentes como, en particular, de los aparatos receptores complejos. La conclusión sobre la localización espacial de los sonidos en la cóclea fue confirmada por los experimentos realizados por L. A. Andreev. Desarrolló un reflejo salival condicionado en perros a una serie de tonos. Después de la destrucción completa del laberinto de un oído, aisló de forma aislada la base y luego el vértice de la cóclea del otro oído y descubrió una pérdida del reflejo condicionado de la salivación hacia tonos altos o bajos. Esto demostró que el análisis primario de los sonidos tiene lugar en la cóclea.
Todos los trabajos recientes no tienen como objetivo negar la teoría de la resonancia de la audición, sino su mayor profundización y desarrollo. Nuevas observaciones sugieren que, bajo la influencia de los sonidos, se producen procesos complejos en la linfa coclear. procesos hidrodinámicos y las deformaciones de las membranas de la cóclea dependen tanto de ellas como de las propiedades mecánicas de la propia membrana principal (Bekeshi, Fletcher). En caso de oscilaciones rápidas de la placa del pie, la inercia relativamente grande de la columna linfática en ambas escalas no le permite seguir las oscilaciones rápidas del estribo. Esta circunstancia y el aumento de la fricción en la rampa vestibular durante vibraciones rápidas conducen a un aumento tal de la presión en este canal que la membrana de Reisner, y después de ella la membrana principal, se doblan y la vibración se transmite a la linfa de la rampa timpánica y a la membrana de la ventana redonda. Cuanto más alto es el sonido, más cerca de la ventana redonda (es decir, la base) se desvía la membrana principal. Los sonidos más bajos provocan deformación en el ápice, es decir, cerca del helicotrema.
Así, actualmente se acepta como base de las teorías auditivas la teoría de la disposición espacial de los sonidos (teoría del lugar), según la cual cualquier tono corresponde a una determinada zona de la membrana principal.
Como puede verse en lo anterior, las últimas teorías explican la actitud selectiva de la membrana principal hacia sonidos de diferentes alturas no tanto por las propiedades mecánicas de esta membrana, su resonancia, sino por fenómenos complejos en la linfa del oído, entre los que se encuentra el El lugar principal lo ocupa el movimiento de su columna en los conductos cocleares. Este movimiento de la linfa se transmite a través de una formación membranosa flexible, que se deforma en mayor o menor medida.
Los últimos experimentos de Bekeshi en modelos y en la cóclea de un conejillo de indias demostraron que la membrana principal sufre vibraciones complejas: con sonidos altos, las ondas de deformación capturan principalmente los rizos principales, con sonidos bajos, toda la membrana. Los lugares de máxima deformación corresponden a la ubicación espacial de los sonidos en la membrana principal; en estas áreas se observaron movimientos de vórtice de la linfa.
Cabe decir que la cantidad de células neuroepiteliales y fibras nerviosas permite la "ubicación de sonidos" separada en la membrana principal. Las observaciones de la magnitud del umbral de diferencia de altura muestran que el oído humano puede distinguir hasta 1500 gradaciones de altura (en todo el rango de frecuencia). Entonces habría hasta 20 células ciliadas por cada tono puro. En toda la membrana principal (de unos 33 mm de largo) habría sólo 1500 puntos discretos separados entre sí, es decir, cada tono adyacente estaría separado del otro por 33:1500, aproximadamente 0,02 mm.
Las dificultades para demostrar la exactitud de la teoría espacial surgen porque todas las observaciones enumeradas anteriormente no dan motivos para afirmar que bajo la influencia del sonido puro surja una irritación aislada de tal magnitud. pequeño a lo largo de la sección - 0,02 mm. Hay que tener en cuenta el efecto de cada tono sobre un área mucho mayor de la membrana principal con su máxima deformación en un punto determinado. Al mismo tiempo, es difícil explicar por qué solo se siente un tono, ya que también se irritan las áreas adyacentes del órgano de Corti.
Para explicar estos hechos es necesario utilizar hipótesis que afectan el mecanismo de transformación de la energía mecánica en excitación nerviosa.
Bekesy, Fletcher y otros admiten que la sensación de altura surge debido a la irritación de aquellos dispositivos nerviosos que se encuentran en el punto de máxima flexión de la membrana; los procesos nerviosos de las células ciliadas ubicadas cerca, mientras que desacelerar(efecto de contraste).
Otra dificultad es que desde un punto de vista mecánico (es decir, únicamente el grado de deformación) es imposible explicar la enorme (millones de veces) diferencia en la sensibilidad del oído a diferentes frecuencias.
Esta dificultad desaparece si asumimos, como lo hace P.P. Lazarev, que con la estimulación mecánica de las células ciliadas se produce en ellas una reacción química, cuya fuerza depende de la cantidad de sustancia en descomposición (púrpura auditiva). En este caso, se liberan iones que provocan el proceso de excitación nerviosa.
Según los últimos datos, las células ciliadas siempre contienen reservas de glucógeno, cuya cantidad disminuye bajo la influencia de la carga sonora (Ya. A. Vinnikov).
Hyden, Hamberger y Nilsson informan de profundos cambios químicos en el ganglio espiral después de una fuerte exposición al sonido. Utilizando un método citoquímico y fotografías en rayos del espectro de onda corta (2670 A), descubrieron una disminución en el contenido de ácido ribonucleico y proteínas en las células ganglionares, mientras que las fracciones lipoides de las células se mantuvieron cuantitativamente sin cambios. El papel de mediador en el órgano de Corti lo desempeña la acetilcolina (Giesselson).
De gran interés es la opinión de A. A. Ukhtomsky de que los fenómenos de resonancia física deben complementarse con la "resonancia fisiológica de las células". Dado que una de las principales características de las células nerviosas es su labilidad fisiológica, se puede suponer que la presión sonora de una determinada frecuencia provoca una respuesta máxima en la célula cuya labilidad fisiológica resuena a esta frecuencia. Así, la teoría de A. A. Ukhtomsky sólo complementa a las demás, ya que no niega los fenómenos mecánicos que existen en la cóclea.
En vista de aquellas dificultades que la teoría espacial no explica completamente, algunos autores (Wever, Reboul, etc.) admiten que la discriminación de altura está determinada por dos factores: el factor de la ubicación espacial de las formaciones receptoras y el tiempo. factor, es decir, el número de impulsos por segundo. Esto último es bastante plausible para frecuencias de hasta 700-1000 Hz, ya que dicho ritmo se encuentra sin distorsionar en el sistema conductor. La transmisión correcta de frecuencias se ve perturbada por sonidos más altos, por lo que el factor espacial juega un papel predominante en ellos.
Los avances en la electrofisiología de los órganos de los sentidos proporcionan algunos datos nuevos sobre los procesos que ocurren en los conductores nerviosos y los centros corticales de los analizadores correspondientes.
Cuando se produce sonido, surgen potenciales eléctricos en la cóclea: corrientes microfónicas de la cóclea.
Las corrientes cocleares (micrófono) siguen la compleja curva de ondas sonoras tanto en amplitud como en frecuencia de oscilaciones de hasta 10.000 Hz y más. Surgen en el área de la membrana principal, cambian poco por la acción de sustancias narcóticas, durante la fatiga, y se capturan mejor en aquellos puntos donde, debido a la conductividad eléctrica de los tejidos, penetran fácilmente. Por ejemplo, las corrientes de alta frecuencia se evacuan especialmente bien desde la membrana de una ventana redonda.
Las corrientes microfónicas de la cóclea no pueden mezclarse con las corrientes de acción que surgen en las formaciones nerviosas cuando se excitan. Cuando se eliminan los potenciales de una ventana redonda, siempre se obtiene una mezcla de corrientes de micrófono y corrientes promocionales de fibras auditivas. En términos de tiempo, las corrientes de micrófono de la cóclea surgen algo antes que las corrientes de acción de las fibras auditivas. Las corrientes de acción de las fibras nerviosas auditivas son muy sensibles a los efectos de las drogas, el resfriado y los trastornos circulatorios; cuando se irrita el nervio auditivo, se detecta una fase refractaria, es decir, sus fibras individuales no transmiten más de 500 a 800 impulsos por segundo. Así, la frecuencia de los impulsos nerviosos en las fibras del nervio auditivo no es una repetición de la frecuencia de las vibraciones del sonido, sino que representa información sobre diversas cualidades del sonido, que finalmente se descifra en los extremos corticales del analizador de sonido.
Basándose en los últimos estudios microelectrofisiológicos de la recepción realizados por Granit, se puede pensar que el potencial coclear sirve, al igual que los potenciales sinápticos de los músculos, la retina, etc., como una especie de potencial generador.
Las corrientes que se encuentran en los conductores centrales ya no son similares a las corrientes cocleares. A medida que se aleja del órgano de Corti, su frecuencia disminuye y el momento de aparición se retrasa cada vez más.
En los núcleos subcorticales del analizador de sonido, la percepción del sonido se forma de forma aproximada: un animal que carece de corteza reacciona solo a sonidos de alta intensidad. Y solo en el núcleo cortical (o extremo) del analizador de sonido surge una sensación sonora que corresponde al valor de la señal del sonido audible. La sección cortical no solo recibe y analiza información proveniente del oído interno, sino que también tiene una conexión eferente y de retroalimentación con la cóclea, a través de la cual se lleva a cabo la función reguladora y sintonizadora de la corteza en relación con la cóclea (Resmussen, G.V. Gershuni ).
El enfoque general de G. Helmholtz al problema de la percepción es puramente ciencia natural. Rindiendo homenaje a los métodos de investigación psicológicos actuales (método de análisis y descripción de datos de autoobservación), no los utilizó en su trabajo, “ya que esto implica la necesidad de alejarse de métodos basados en hechos confiables y generalmente aceptados y principios claros”.
Percepciones G. Helmholtz llamó ideas sensoriales sobre la existencia, forma y posición de objetos externos. La base de las percepciones, su material sensorial, son las sensaciones, que deben ser el principal objetivo del estudio. Los métodos de investigación son métodos de las ciencias naturales. Como uno de los patrones generales de formación de imágenes sensoriales visuales, G. Helmholtz identificó la primera regla general: con alguna influencia sobre los sentidos, incluso si es inusual, “siempre vemos los objetos en el campo de visión como los veríamos en condiciones normales si recibiéramos la misma impresión».
Esta regla significa que la causa de nuestras sensaciones son únicamente influencias físicas externas sobre los receptores sensoriales correspondientes. Incluso la presión en la esquina exterior del globo ocular (un efecto claramente no específico de la visión) provoca la sensación de luz proveniente del puente de la nariz, ya que irritamos mecánicamente esa parte de la retina que normalmente
En condiciones normales, la luz caería desde el puente de la nariz. Formulada para la visión, esta regla es general para todo tipo de sensibilidad. G. Helmholtz dio otro ejemplo del funcionamiento de la misma regla al interpretar la causa del dolor fantasma después de la amputación de un miembro: las sensaciones de la falta de una pierna o un brazo se basan en la irritación de los restos de fibras nerviosas. Basándose en esta regla, G. Helmholtz también explicó el motivo de la aparición de ilusiones de percepción: las ilusiones surgen no debido al funcionamiento inadecuado de los órganos de los sentidos, sino a una interpretación incorrecta del contenido de las sensaciones sensoriales.
¿Cómo surgen imágenes holísticas de percepción a partir de sensaciones correspondientes a determinados órganos? La respuesta de G. Helmholtz es clara y específica: las percepciones aparecen como resultado de una actividad mental inconsciente y en su forma se parecen a inferencias. Por tanto, el mecanismo para formar la imagen de la percepción son las inferencias inconscientes. Con la ayuda de este mecanismo mental, basado en los resultados de la excitación de los nervios sensoriales, se crean especiales
el valor de un objeto externo. Las conclusiones inconscientes en esencia no son actos voluntarios, no podemos influir de ninguna manera en su resultado: la imagen de la percepción, por eso G. Helmholtz, enfatizando su naturaleza involuntaria, escribió que son irresistibles.
Un carácter tan involuntario o irresistible de las imágenes sensoriales puede sugerir que existe una conexión estricta e inequívoca entre las sensaciones y la percepción de algún objeto, es decir, no hay nada en las percepciones que no esté en las sensaciones correspondientes. G. Helmholtz afirmó inequívocamente: la conexión entre sensaciones y percepciones “se basa en gran medida en la experiencia adquirida, es decir. sobre la actividad mental." De esto se deduce que la percepción está muy influenciada por
experiencia, formación, hábito.
La segunda regla general, formulada por G. Helmholtz, se deriva de la mediación del contenido de la imagen de la percepción por la experiencia pasada del sujeto. No todas las sensaciones están incluidas en la imagen de percepción de la que somos conscientes, sino solo aquellas que son de particular importancia para la percepción de objetos externos.. La regla contiene una idea muy importante de que la imagen de la percepción es siempre una imagen generalizada de un objeto externo y no un conjunto detallado de todas las sensaciones. De esta regla se deduce que la imagen de la percepción tiene un carácter objetivo, ya que refleja las propiedades esenciales del objeto. De ello se sigue también que no toda la experiencia subjetiva es realizada por nosotros; una parte de ella no está incluida en la imagen de la percepción.
Así, G. Helmholtz planteó con bastante claridad la cuestión de la dualidad de la percepción, la base sensorial y el contenido objetivo de la imagen perceptiva. En su obra, quizás por primera vez, se formuló claramente la idea de que “aunque parece que no hay nada más fácil que ser consciente de las propias sensaciones, la experiencia demuestra que detectarlas requiere a menudo un talento especial”. Llamar la atención sobre las sensaciones es un asunto especial, para ello es necesario distraerse del contenido objetivo de la imagen sensorial, por ejemplo, introduciendo el factor de lo inusual al percibir algo. Y G. Helmholtz dio un excelente consejo que muchos psicólogos experimentales utilizarían más tarde: para ver el mundo con más detalle y menos en general, es necesario mirarlo a través de lentes que invierten la imagen. Por ejemplo, usemos un telescopio astronómico y apuntemos a las personas que caminan a lo lejos. En lugar de movimientos suaves y continuos, veremos extraños saltos y oscilaciones y muchas otras características de la marcha individual. “Y todo esto sólo porque el avistamiento se volvió inusual”. Y viceversa, en una imagen invertida no veremos las características objetivas de la imagen visual: "no es tan fácil determinar la naturaleza de la marcha: si es ligera o pesada, tranquila o elegante". Por lo tanto, en condiciones normales de percepción es bastante difícil determinar qué es lo que en nuestra imagen proviene de su base sensorial: sensaciones y qué es lo que nos aporta la experiencia.
Al caracterizar los principales tipos de imágenes, G. Helmholtz definió tres de ellas, mostrando así la especificidad de las imágenes de percepción.
Concepto imagen en presentación- se refiere únicamente a impresiones que no tienen una base sensorial actual; es una imagen de impresiones pasadas.
Concepto imagen perceptiva- se refiere directamente a la percepción, que va acompañada de las correspondientes sensaciones sensoriales.
Concepto imagen primaria- se refiere a un conjunto de impresiones sensoriales formadas a partir de sensaciones actuales y no de experiencias previas.
Por lo tanto, una imagen perceptiva se forma en el proceso de interacción entre la experiencia anterior (premisa mayor) y las sensaciones sensoriales actuales (premisa menor); el mecanismo de tal interacción es análogo al resultado de la inferencia lógica: la inferencia, que es inconsciente en su forma. . Por eso, al percibir la realidad que nos rodea, no somos capaces de darnos cuenta de hasta qué punto el contenido de nuestras imágenes depende de la memoria y en qué medida de su base sensorial inmediata.
En conclusión, detengámonos en algunos pensamientos de G. Helmholtz sobre la naturaleza de nuestra percepción, que sirvieron de base a conceptos en la psicología moderna. Al enfatizar el papel de la comprensión en la construcción de una imagen de la percepción en condiciones de incertidumbre sensorial, G. Helmholtz anticipó las ideas de J. Bruner y otros psicólogos sobre la percepción como un proceso de prueba de hipótesis perceptuales.
De la comprensión de la percepción como síntesis de sensaciones actuales y experiencias pasadas, se desprende la idea de G. Helmholtz sobre las ilusiones de percepción, cuyas causas ve en una violación de la percepción normal: falta de experiencia, falta de tiempo o violación de condiciones normales de observación.
Al caracterizar el aspecto procedimental de la percepción, G. Helmholtz señaló su naturaleza activa: “No sólo sucumbimos pasivamente al flujo de impresiones, sino que observamos activamente, es decir, observamos activamente. Configuramos nuestros sentidos de tal manera que distinguimos entre influencias con la máxima precisión”. Destacó que en el proceso de percepción elegimos ese método de observación para poder examinar y comparar con éxito con su ayuda. Estos pensamientos del gran científico implican un acercamiento a la percepción como un sistema de acciones perceptivas, que incluyen no solo vínculos aferentes, sino también eferentes.
Al comprender la cuestión del papel predominante de los mecanismos innatos o de la experiencia adquirida por el sujeto en la percepción, G. Helmholtz adoptó la posición del empirismo y criticó el punto de vista nativista por complicar excesivamente la naturaleza de los procesos cognitivos. Utilizando el ejemplo de la formación de representaciones espaciales, demostró que es mucho más fácil y sencillo suponer que se forman en la experiencia y no de forma innata.
G. Helmholtz prestó especial atención a la cuestión de la integridad y veracidad del reflejo de la realidad en las imágenes perceptivas, que decidió desde el punto de vista de la importancia práctica del objeto percibido en la actividad humana. “Plantear la pregunta de si mi idea de una mesa (su forma, dureza, color, pesadez, etc.) es verdadera o falsa en sí misma, independientemente de su posible uso práctico y de si coincide con un objeto real o es un ilusión, tampoco tiene sentido, al igual que la cuestión de de qué color es un sonido determinado: rojo, amarillo o azul. La idea y su objeto pertenecen obviamente a dos mundos completamente diferentes”. Así, enfatizó que la verdad de la percepción sensorial de un objeto no tiene significado en sí misma, sino en relación con el uso práctico de este objeto, lo que significa que en la imagen de la percepción se encuentran aquellas de sus muchas propiedades que se manifiestan en el proceso. de la interacción humana práctica se nos revelan en paz
