第三講：Introduction to Vision

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*這兒首先有光！ *這兒首先有光！
**光是什麼？ **光是什麼？
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==Electromagnetic spectrum (p.44 Figure 3.1)== ==Electromagnetic spectrum (p.44 Figure 3.1)==
 +[[Image:EM spectrum.png]]
*電磁光譜 *電磁光譜
**可見光 **可見光
第63行： 第64行：
***不是所有人的適合 ***不是所有人的適合
===圖3.5 (p.47)說明=== ===圖3.5 (p.47)說明===
 +[[Image:Nsg.jpg]]
平行光進入近視眼 平行光進入近視眼
*a.焦點落於視網膜之前，造成物體模糊 *a.焦點落於視網膜之前，造成物體模糊
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*在視覺當中 *在視覺當中
**變化是需要能量（尤其由受光後） **變化是需要能量（尤其由受光後）
 +
 +==回到基礎(p.49 Figure 3.8)==
 +*第一章
 +**第11頁、圖1.8
 +**PP: Psychophysical
 +**PH: Physiological
 +**刺激、神經生理運作、知覺經驗與動作
 +
 +**接下主要在PP及PH1
 +
 +==Hecht et al.(1942) (p.49 Figure 3.9)==
 +
 +*實驗簡易說明：
 +**實驗中有一道含有100光子的光線，其中50光子到達視網膜，其中7光子被視覺色素分子吸收
 +**Figure 3.10為結果「示意圖」
 +*Hecht結論
 +**當光子進入任何一個接受器，桿細胞即被活化
 +
 +===enzyme cascade(p.50 Figure 3.11)===
 +*進一步的推論
 +**一個色素分子異構化(Isomerization)造成酶連鎖反應(enzyme cascade)
 +*當一個視覺色素分子被激發，產生酶連鎖反應
 +
 +==Distribution of receptors==
 +
 +*有兩種不同接受器
 +**Rods / Cones
 +*視網膜上不同的位置
 +**fovea
 +**peripheral retina
 +
 +p.51 Figure 3.12
 +[[Image:Fovea.gif]]
 +[[Image:Fovea2.gif]]
 +*描述視網膜內的桿細胞(rods)和錐細胞(cones)
 +*圖中左方的眼睛是相對於中央凹(fovea)的位置
 +*這些位置被重複在右方的圖表內，圖中縱向的咖啡線條內沒有桿細胞和錐細胞，因為這裡是節細胞組成視神經的地方
 +**盲點（blind spot）
 +
 +==盲點(p.52 Figure 3.14)==
 +*這個地方沒有接受器，沒有感光細胞
 +*神經節離開眼球之處
 +
 +*為何平常不察覺？
 +*如何讓自己發現她？
 +
 +==「看」盲點 (p.52 Figure 3.15&3.16)==
 +[[Image:Blind-spot 1.jpg]]
 +Figure 3.15
 +*在適當距離
 +*你會「看不到」左邊的黑圓
 +*因為用左眼注視十字時
 +*在適當距離時黑圓投影到盲點
 +[[Image:Blind-spot 2.jpg]]
 +Figure 3.16
 +*在適當距離
 +*看到不存在的線！
 +
 +==MythBuster (Discovery) (P.53 Figure 3.17)==
 +*Episode 71: Pirate Special 海盜專輯(2007)
 +**Pirates wore eyepatches to preserve night vision in one eye.
 +**PLAUSIBLE
 +**dark adaptation!!
 +
 +==暗適應 Dark adaptation (p.53 Figure 3.18)==
 +dark adaptation實驗方法
 +*圖中被固定的點，其焦點落在中央凹上，測試的光落在視網膜周圍
 +
 +===三個暗適應曲線 (p.54 Figure 3.19)===
 +[[Image:Dark adapted curve.jpg]]
 +*暗適應中的三種不同反應曲線
 +*圖中紅色：整體的表現
 +**就是我們一般所感受到的
 +*紫色：桿狀體的表現
 +**光線投射到網膜周邊
 +*綠色：錐狀體的表現
 +**光線投射到中央小窩
 +
 +==visual pigment regeneration==
 +*bleach（漂白？）
 +**圖3.20(p.55)
 +**觀察青蛙視網膜在光線照射下的變化
 +**當opsin（視蛋白）與retinal（視紫素）分離，顏色由紅轉淡
 +
 +==Spectral sensitivity==
 +*Rods / Cones
 +**各自在不同波長時Sensitivity不同
 +*Sensitivity
 +**Threshold之倒數
 +*monochromatic light
 +**單一波長之光
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 +====p.58 圖3.21====
 +*a.可見光和波長的閾值
 +*b.光譜敏感曲線
 +兩者互為倒數
 +====p.58 圖3.22====
 +桿狀體與錐狀體之「相對」敏感度
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 +==Purkinje shift (p.57 圖3.23)==
 +*Purkinje shift
 +**白天紅花較亮
 +**晚上藍花較亮
 +*可以由圖3.22(p.56)來解釋
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 +====p.57 圖3.24====
 +更細的Spectral sensitivity
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 +==Retina p.59 圖3.25==
 +[[Image:Retina.jpg]]
 +*結構
 +**rod/cone
 +**Amacrine cell
 +**horizontal cell
 +**bipolar cell
 +**ganglion cell
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 +==Neural convergence==
 +*桿狀體如何作到較高的敏感度？
 +*接桿狀體的節細胞，接受較多桿狀體的輸入
 +*接錐狀體的節細胞，接受較少錐狀體的輸入
 +p.60 圖3.26
 +====Sensitivity vs Acuity====
 +Neural convergence 愈大敏感度愈高
 +*只有好處嗎？
 +*請看p.60 圖3.27
 +*trade-off P.61 圖3.28
 +
 +==Neural convergence...==
 +*資訊的聚集，就只為了增加敏感度？
 +*請回憶上一章的
 +*p.33 圖2.14到2.16
 +
 +====P.61 圖3.29====
 +鄰近接受器產生抑制作用
 +
 +====先從眼睛的演化來看====
 +*p.62 圖3.30 Limulus (horseshoe crab,鱟）
 +*P.62 圖3.31 運作原理
 +
 +==lateral inhibition (P.63)==
 +*側抑制
 +**在神經系統常見的機制
 +**目的：
 +**讓刺激更清楚（真有語病）
 +**也造成「錯覺」
 +**Hermann grid（圖3.32）
 +[[Image:Hermann grid.GIF]]
 +=====Hermann grid的可能原理=====
 +見 圖3.33
 +
 +====另一種側抑制錯覺-Mach band (P.64)====
 +[[Image:Mach-Bands.jpg]]
 +======Mach band可能原理======
 +見P.65~66 圖3.37~3.38
 +
 +====Simultaneous contrast(P.66)====
 +[[Image:Simultaneous contrast.gif]]
 +======Simultaneous contrast可能原理======
 +見 圖3.40
 +
 +====P.67 圖3.41====
 +[[Image:White-illusion.jpg]]
 +*A的灰與B的灰是一樣的！
 +*不信遮一下 圖3.42
 +*原理仍是一樣的！ 圖3.2
 +
 +==補充議題==
 +*演化與人類網膜
 +**fovea
 +**接受器的分佈
 +
 +==體驗一下==
 +P.68 圖3.44
 +*dark adaptation
 +
 +
 +[[知覺心理學]]

當前修訂版本

目錄

[編輯] Light

  • 這兒首先有光！
    • 光是什麼？
    • 為什麼是光？
    • 光如何變成可見？

[編輯] Electromagnetic spectrum (p.44 Figure 3.1)

Image:EM spectrum.png

  • 電磁光譜
    • 可見光
      • 紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫
    • 電磁波
      • gamma rays, X-rays, Ultra-violet rays, Visible light, Infrared rays, Radar, FM, TV, AM, AC circuits

[編輯] The eye and Image(p.45 Figure 3.2)

圖片說明: 杯子影響被視網膜注視，圖中右方為眼睛後方的特寫， 視網膜包含接受器和其他神經元

  • 眼睛
    • 光學成像
      • cornea, lens, pupil, retina
    • transduction
      • receptors
        • rods, cones
      • visual pigments

[編輯] 成像

  • 其實是純物理的事
  • 1/f = 1/v +1/u
  • 所以下面的圖，由近視點（near point）可計算眼睛最短焦距
    • 如：near point 20cm 眼球長度2.4cm
    • 焦距：2.26cm

[編輯] 圖3.3 (p.45)說明

  • a.光射線從20英呎以外的平行線過來
  • b.當移動物體靠近放鬆的眼睛，焦點往後移，光線具焦在眼睛後方
  • c.水晶體增加厚度，增加趨光性，以致於把焦點調節回視網膜Ａ上

[編輯] 年齡與視力(p.46 figure 3.4)

圖片說明:縱向線顯示距離和年齡的增加，當焦點大於閱讀舒適的距離時， 就必須配戴眼鏡

  • 視力變化與年齡
    • 與lens的彈性有關
      • accommodation
  • 另外，與經驗與遺傳有關
    • 遠視hyperopia
    • 近視myopia
      • 假性
      • 軸性
    • far point, near point

[編輯] 近視的矯正

  • 假性
    • 點散瞳劑
      • 有效性？？
  • 軸性
    • 帶眼鏡
    • 帶隱型眼鏡
    • LASIK (laser-assisted in situ keratomileusis)
      • 不是所有人的適合

[編輯] 圖3.5 (p.47)說明

Image:Nsg.jpg 平行光進入近視眼

  • a.焦點落於視網膜之前，造成物體模糊
  • b.當光線移近眼睛直到焦點可以落在視網膜上，事也變的清晰
  • c.配戴眼鏡後，因為折射落在視網膜上，變的b和c的角度一樣

[編輯] 感光(p48 Figure 3.6)

  • 圖片說明:
    • a.桿細胞接收器呈圓盤形
    • b.放大圓盤，裡面有視覺色素分子
    • c.色素分子裡的視蛋白經過圓膜七次
  • 感光性視色素分子也附著在視蛋白上
  • Transduction
    • 將光線能量轉換成神經電反應
    • 是「光化學」活動
      • 因為光，讓分子變化
      • 分子變化時釋出「電」

[編輯] 色素分子模型(p.48 Figure 3.7)

  • 模型的水平部份只顯示視網膜上視蛋白的一小部份，頂端的小分子就是感光視網膜
  • 圖中左方顯現視網膜分子在吸收光之前的形狀，右方則是視網膜分子吸收光的樣子。
  • 形狀的改變是接收器產生電反應的一個步驟

[編輯] Isomerize

  • 同分異構
    • 分子成員（就其中原子）是不變的
    • 鍵結方式改變
    • 分子中原子之鍵結方式之不同
      • 能量狀態不同
  • 在視覺當中
    • 變化是需要能量（尤其由受光後）

[編輯] 回到基礎(p.49 Figure 3.8)

  • 第一章
    • 第11頁、圖1.8
    • PP: Psychophysical
    • PH: Physiological
    • 刺激、神經生理運作、知覺經驗與動作
    • 接下主要在PP及PH1

[編輯] Hecht et al.(1942) (p.49 Figure 3.9)

  • 實驗簡易說明：
    • 實驗中有一道含有100光子的光線，其中50光子到達視網膜，其中7光子被視覺色素分子吸收
    • Figure 3.10為結果「示意圖」
  • Hecht結論
    • 當光子進入任何一個接受器，桿細胞即被活化

[編輯] enzyme cascade(p.50 Figure 3.11)

  • 進一步的推論
    • 一個色素分子異構化(Isomerization)造成酶連鎖反應(enzyme cascade)
  • 當一個視覺色素分子被激發，產生酶連鎖反應

[編輯] Distribution of receptors

  • 有兩種不同接受器
    • Rods / Cones
  • 視網膜上不同的位置
    • fovea
    • peripheral retina

p.51 Figure 3.12 Image:Fovea.gif Image:Fovea2.gif

  • 描述視網膜內的桿細胞(rods)和錐細胞(cones)
  • 圖中左方的眼睛是相對於中央凹(fovea)的位置
  • 這些位置被重複在右方的圖表內，圖中縱向的咖啡線條內沒有桿細胞和錐細胞，因為這裡是節細胞組成視神經的地方
    • 盲點（blind spot）

[編輯] 盲點(p.52 Figure 3.14)

  • 這個地方沒有接受器，沒有感光細胞
  • 神經節離開眼球之處
  • 為何平常不察覺？
  • 如何讓自己發現她？

[編輯] 「看」盲點 (p.52 Figure 3.15&3.16)

Image:Blind-spot 1.jpg Figure 3.15

  • 在適當距離
  • 你會「看不到」左邊的黑圓
  • 因為用左眼注視十字時
  • 在適當距離時黑圓投影到盲點

Image:Blind-spot 2.jpg Figure 3.16

  • 在適當距離
  • 看到不存在的線！

[編輯] MythBuster (Discovery) (P.53 Figure 3.17)

  • Episode 71: Pirate Special 海盜專輯(2007)
    • Pirates wore eyepatches to preserve night vision in one eye.
    • PLAUSIBLE
    • dark adaptation!!

[編輯] 暗適應 Dark adaptation (p.53 Figure 3.18)

dark adaptation實驗方法

  • 圖中被固定的點，其焦點落在中央凹上，測試的光落在視網膜周圍

[編輯] 三個暗適應曲線 (p.54 Figure 3.19)

Image:Dark adapted curve.jpg

  • 暗適應中的三種不同反應曲線
  • 圖中紅色：整體的表現
    • 就是我們一般所感受到的
  • 紫色：桿狀體的表現
    • 光線投射到網膜周邊
  • 綠色：錐狀體的表現
    • 光線投射到中央小窩

[編輯] visual pigment regeneration

  • bleach（漂白？）
    • 圖3.20(p.55)
    • 觀察青蛙視網膜在光線照射下的變化
    • 當opsin（視蛋白）與retinal（視紫素）分離，顏色由紅轉淡

[編輯] Spectral sensitivity

  • Rods / Cones
    • 各自在不同波長時Sensitivity不同
  • Sensitivity
    • Threshold之倒數
  • monochromatic light
    • 單一波長之光

[編輯] p.58 圖3.21

  • a.可見光和波長的閾值
  • b.光譜敏感曲線

兩者互為倒數

[編輯] p.58 圖3.22

桿狀體與錐狀體之「相對」敏感度

[編輯] Purkinje shift (p.57 圖3.23)

  • Purkinje shift
    • 白天紅花較亮
    • 晚上藍花較亮
  • 可以由圖3.22(p.56)來解釋

[編輯] p.57 圖3.24

更細的Spectral sensitivity

[編輯] Retina p.59 圖3.25

Image:Retina.jpg

  • 結構
    • rod/cone
    • Amacrine cell
    • horizontal cell
    • bipolar cell
    • ganglion cell

[編輯] Neural convergence

  • 桿狀體如何作到較高的敏感度？
  • 接桿狀體的節細胞，接受較多桿狀體的輸入
  • 接錐狀體的節細胞，接受較少錐狀體的輸入

p.60 圖3.26

[編輯] Sensitivity vs Acuity

Neural convergence 愈大敏感度愈高

  • 只有好處嗎？
  • 請看p.60 圖3.27
  • trade-off P.61 圖3.28

[編輯] Neural convergence...

  • 資訊的聚集，就只為了增加敏感度？
  • 請回憶上一章的
  • p.33 圖2.14到2.16

[編輯] P.61 圖3.29

鄰近接受器產生抑制作用

[編輯] 先從眼睛的演化來看

  • p.62 圖3.30 Limulus (horseshoe crab,鱟）
  • P.62 圖3.31 運作原理

[編輯] lateral inhibition (P.63)

  • 側抑制
    • 在神經系統常見的機制
    • 目的：
    • 讓刺激更清楚（真有語病）
    • 也造成「錯覺」
    • Hermann grid（圖3.32）

Image:Hermann grid.GIF

[編輯] Hermann grid的可能原理

見 圖3.33

[編輯] 另一種側抑制錯覺-Mach band (P.64)

Image:Mach-Bands.jpg

[編輯] Mach band可能原理

見P.65~66 圖3.37~3.38

[編輯] Simultaneous contrast(P.66)

Image:Simultaneous contrast.gif

[編輯] Simultaneous contrast可能原理

見 圖3.40

[編輯] P.67 圖3.41

Image:White-illusion.jpg

  • A的灰與B的灰是一樣的！
  • 不信遮一下 圖3.42
  • 原理仍是一樣的！ 圖3.2

[編輯] 補充議題

  • 演化與人類網膜
    • fovea
    • 接受器的分佈

[編輯] 體驗一下

P.68 圖3.44

  • dark adaptation


知覺心理學

取自"http://wiki.kmu.edu.tw/index.php/%E7%AC%AC%E4%B8%89%E8%AC%9B%EF%BC%9AIntroduction_to_Vision"