Общие качества зрительных ощущений

 

Зрительные ощущения характеризуются определенными качествами отражения светового потока и составляющих его волн различной длины и частоты колебаний.

Наиболее общим для всех зрительных ощущений качест­вом является светлота. Это качество зрительных ощущений зависит от коэффициента отражения воспринимаемого тела, т. е. интенсивность ощущения светлоты воспринимаемого предмета, является функцией всего мозгового конца анализа­тора и его ядра и рассеянных элементов и наиболее общим качеством зрительных ощущений, отражающим переходы от света к темноте, степень воздействующего на глаз света.

Белая поверхность отличается наибольшим коэффициентом отражения (например, для белой писчей бумаги от 0,60 до 0,85 падающего на нее света). Черная поверхность (например, черная бумага для завертывания фотопластинок имеет коэф­фициент отражения 0,04, а черный бархат 0,003 отражения падающего на него света). Человеческий глаз весьма чувстви­телен к изменениям светлоты на всем обширном диапазоне от полного отражения света поверхностями предмета до их по­глощения. Человек может различать до 200 переходов по свет­лоте от черного до белого цвета.

Большое значение для усиления цветоощущений имеет светлотный контраст, т. е. разность коэффициентов отражений воспринимаемого предмета и окружающего его светлотного фона. Светлотные соотношения весьма важны и при цвето­ощущениях, где они способствуют выделению яркости цвета » его заметности. Цветоощущения, кроме светлоты, характе­ризуются цветовым тоном и насыщенностью. Под цветовым тоном понимается качественное своеобразие цвета, определя­емого как синий или красный и т. д., зависящее от преоблада­ния в световом потоке волны определенной длины.

Цветовой тон зрительных ощущений непосредственно от­ражает волновые свойства света и является высшим анали­зом спектрального состава светового потока.

С цветовым тоном тесно связано другое качество цвето­ощущений— насыщенность, т. е. степень выраженности данного цветового тона или, иначе говоря, степень отличия дан­ного цвета от серого, одинакового с ним по светлоте.

 

Цветоощущения усиливаются и уточняются при цветовом  контрасте, т. е. разности цветового тона и насыщенности вос­принимаемого предмета и окружающего предмета фона.

Общим качеством зрительных ощущений является их пред­метность, т. е. отнесенность светлоты щитового гона и насы­щенности к определенному предмету внешнего мира, проекция этих качеств на предмет, воздействующий в данный момент на зрительный рецептор.

Предметность зрительных ощущений обусловливает их одновременное взаимодействие при воздействии множества точек поверхности предмета на один и тот же рецептор.

В силу предметности зрительных ощущений мы видим грани и контуры освещенных предметов, форму, величину, про­тяженность, положение в пространстве.

Особую форму составляет пространственное видение, яв­ляющееся результатом взаимодействия зрительных и мышеч­ных ощущений. Виды зрительных ощущений различны.

 

Ахроматическое зрение

 

Ахроматическое зрение характеризуется двумя видами, чувствительности: 1) абсолютной световой чувствительностью, 2) различительной (разностной) световой чувствительностью. Абсолютная чувствительность к свету определяется по минимальному количеству лучистой световой энергии, раздражающей сетчатую оболочку глаза. Единицей измерения этой энергии считается эрг.

Как пишет Кравков, «чтобы энергией порогового светового раздражения, падающего на зрачок, нагреть 1 грамм воды   на 1° тепла, потребовалось бы накапливать эту энергию в течение почти 60000000 лет».¹⁰ Действительно, человеческий глаз обладает исключительно высокой абсолютной чувствительностью к свету. Так, для того чтобы вызвать едва заметное ощу­щение точки белого цвета, необходима энергия не больше 1.95Х Ю~9 эрг/сек. Пороговая энергия для голубых лучей (491 ммк) в условиях сумеречного зрения равна 3,22 X 10^-9 эрг/сек (данные Пинегина). В этих же условиях энергия зеленых лучей (507 ммк)  при площади раздражения в 2 угловые минуты в диаметре и времени действия на глаз в ¹/₈ сек равна всего 1,3—2,6 X 10~10 эрг/сек и т. д. Эти данные свидетель­ствуют об очень низких порогах светоощущений, т. е. об очень высокой абсолютной чувствительности человека к свету.

¹⁰ С. А. Кравков. Глаз и его работа, 4-е изд. М., Изд. АН СССР, 1950, стр. 194.

 

Различие световой чувствительности при действии световых волн различной длины свидетельствует о высокой чувствительности ахроматического зрения к особенностям волновой природы света. Впервые Вавилов открыл высокую чувствительность человека в отношении количества фотонов, т. е. световых кван­тов. По его данным, в условиях темновой адаптации человек способен увидеть лучистую энергию, равную всего несколь­ким квантам (для лучей в 505 ммк — 8 квант). «...Человече­ский глаз при благоприятных условиях обладает почти пре­дельной, физически возможной чувствительностью и во много тысяч раз превосходит чувствительность лучших радио­метров».¹¹ Если перевести данные о пороговых раздражите­лях с ранее проведенных единиц (эргов и квантов) на еди­ницы измерения силы света, то окажется, что эта сила будет равняться тысячным долям 1 св (для глаза, адаптированного в темноте, при условии полной прозрачности атмосферы на расстоянии 1 км).

Абсолютная световая чувствительность палочкового зре­ния в тысячи раз выше абсолютной световой чувствительности колбочкового зрения.

Нужно подчеркнуть, что абсолютная световая чувствитель­ность палочкового зрения является исключительно высокой и при восприятии под малым углом зрения, т. е. при наблюдении за объектом малой величины на больших расстоя­ниях. Абсолютная световая чувствительность сравнительно с абсолютной цветовой чувствительностью имеет и больший диапазон (считая ее протяженность по полю зрения). Цвето­ощущение снижается с перемещением раздражения от цен­тральной ямки желтого пятна сетчатки к боковым частям сетчатки. Абсолютная световая чувствительность палочкового зрения, напротив, слабее в центре сетчатки. Зона максималь­ной чувствительности к свету находится между 10—15° от центральной ямки к боковым частям сетчатки.

Исследование Гассовского и Никольской показало, что этот максимум сосредоточен в области 10°.

Световая чувствительность и на более отдаленных от центра боковых сторонах поля зрения значительно превосхо­дит чувствительность к цветам. Исключением являются край­ние боковые границы поля зрения, характерные минимумом или полным отсутствием чувствительности.

Абсолютная световая чувствительность неодинакова у разных людей. Ее высокое развитие зависит от того, является ли она жизненно необходимой для человека, включается ли она в его деятельность в качестве постоянного и важного средства.

¹¹ Там же, стр. 195.

 

Фотометристы, астрономы, рентгенологи, солдаты и офицеры, действующие в условиях ночной разведки и т. д., в силу этого обладают очень высокой абсолютной чувствительностью суме­речного
зрения.¹² На развитие их абсолютной световой чув­ствительности большое влияние оказывают различные раздра­жители, сочетающиеся во времени с действием минимальных освещенностей.

Абсолютная световая чувствительность условнорефлекторно изменяется и повышается.

Так, сочетая во времени какой-либо индифферентный раз­дражитель (например, стук метронома) с освещением глаза (безусловным раздражителем сетчатки), образуем условный рефлекс. В последующем стук метронома без засвета глаз будет вызывать светоощущение той пороговой величины, кото­рая обусловлена первоначальным действием освещения на глаз. Пользуясь условнорефлекторным изменением световой чувствительности, можно значительно сокращать время темновой или световой адаптации.

Большое значение для увеличения абсолютной чувстви­тельности глаза имеет одновременное раздражение светом не­скольких пространственно-раздельных мест сетчатки одного глаза. Теплов и Севрюгина установили, что порог светоощущения для отдельного точечного раздражителя снижается (т. е. чувствительность повышается), если воздействовать одновре­менно на сетчатку несколькими пространственно-раздельными точечными раздражителями одинаковой яркости (при расстоянии между ними 18—41 угловых минуты). Взаимодействие одновременно возникающих световых ощущений повышает абсолютную чувствительность в отношении отдельно взятого минимального светового раздражителя (точечного раздражи­теля).

Особенно большое значение для абсолютной световой чув­ствительности имеет совместная работа обоих глаз (биноку­лярное зрение). Гассовский и Хохлова показали, что световая чувствительность при бинокулярном зрении превосходит све­товую чувствительность монокулярного зрения в среднем в 1,9 раза. Абсолютная световая чувствительность исследует­ся в определенных условиях адаптации, т. е. приспособления уровня чувствительности глаза к интенсивности действующего на него светового раздражителя.

В темноте резко возрастает чувствительность глаза к ма­лым яркостям воздействующего на него света, значительно снижаются абсолютные пороги световых ощущений. После

¹² См . Г. X . К е к ч е е в а. Ночное зрение. М., Изд. «Советская на­ука», 1942.

 

определенной адаптации к темноте световая чувствительность глаза человека возрастает в сотни тысяч раз. Рост абсолют­ной световой чувствительности в темноте исчисляется от на­чального уровня ее, определяемого яркостью того света, к ко­торому глаз был адаптирован до погружения в темноту. Об этом росте абсолютной световой чувствительности в условиях темновой адаптации дает представление табл. 1.

 

Таблица 1 Рост чувствительности глаза в темноте (по Нагелю)

 

Время пребыва­ния в темноте,	Чувствитель­ность,	Время пребыва­ния в темноте,	Чувствитель­ность,
в мин	в отн. ед.	в мин	в отн. ед.
0,5	20	26	94700
4	75	31	174000
9	1850	39	195000
14	10400	51	208000
19	26000	61	215000
23	69500	—	—

 

Максимум абсолютной световой чувствительности ахрома­тического зрения достигается на 45—50-й минутах пребывания в темноте. После этого момента чувствительность задерживается и продолжается далеко не так интенсивно. Найдены способы ускорения процесса темновой адаптации, а вместе с тем сокращения его периода. Кекчеев указывает на пять та­ких способов, которые практически применимы, в частности, в условиях ночной боевой разведки. К ним относятся: 1) регу­лирование освещения перед переходом в темноту (рекомен­дуется перед выходом в темноту находиться в помещении с умеренным, а не сильным освещением); 2) ношение очков с цветными стеклами (ношение очков с желто-зелеными фильт­рами до выхода в темноту), которое, однако, связано со мно­гими неудобствами и отрицательными следствиями; 3) засвет глаз белым светом (после пребывания человека в помещении с умеренным освещением перед выходом в темноту), который повышает уровень светочувствительности; 4) засвет глаз крас­ным светом (действующим скорее, нежели засвет белым св'1-том), при котором уровень световой чувствительности увели­чивается в 5—6 раз сравнительно с обычным уровнем и дер­жится дольше двух часов после засвета; 5) применение вкусовых или обонятельных раздражителей, повышающих общую возбудимость нервной системы и усиливающих основной очаг возбуждения в световом анализаторе.

 

Особенное значение для ускорения процесса темповой адаптации имеет условно-рефлекторное регулирование световой чувствительности, при­чем роль условного раздражителя с успехом может выполнить слово. Так, после сочетания слова «свет» с определенной интен­сивностью освещения или электрическим раздражением глаза можно выработать повышение световой чувствительности только на одно это слово «свет».

Адаптация необходима не только для палочкового, но и для колбочкового зрения, так как колбочковая чувствитель­ность также зависит от запаса вещества, способного разлагаться под действием света.

Характер изменений абсолютной световой чувствительности в условиях приспособления глаза к постоянному освещению (световой адаптации) качественно иной. Длительное пребыва­ние на свету требует предохранения глаза от перераздражения и утомления, в силу чего корковое торможение регули­рует силу возбуждения рецептора. Световой адаптацией глаза называется понижение его абсолютной световой чувствитель­ности, происходящее от изменения в палочках сетчатки за­паса светочувствительных веществ и охранительной функции коркового торможения. Световая адаптация представляет со­бой своеобразный процесс, начинающийся с крайнего пониже­ния чувствительности. Выйдя из темного помещения на ярко освещенный снег, мы как бы ослепляемся ярким светом снега и не различаем какие-либо детали вокруг нас. Но спустя неко­торое время мы адаптируемся к этому свету. После первона­чального крайнего снижения абсолютной чувствительности падение кривой чувствительности становится медленнее, а за­тем прекращается, останавливаясь на определенном уровне. Световая адаптация связана с объективным изменением осве­щенности окружающих предметов в течение дня, в зависи­мости от условий погоды (солнечного или пасмурного дня).

В реальных условиях видения глаз отражает многие точки освещенной поверхности воздействующего предмета. При этом на глаз воздействует освещенность всего пространства, на ко­тором находится предмет. Иначе говоря, отдельное зритель­ное ощущение света всегда взаимодействует с другими свето­выми ощущениями в поле зрения.

В условиях темповой адаптации человек скорее увидит слабо светящуюся точку, если в поле зрения имеются другие слабо освещенные точки (но в небольшом их числе). Эти слабо освещенные точки, как показал Теплов, взаимно усили­вают друг друга. Но сильно освещенное поле ослабляет и без того минимальное раздражение слабо освещенной точки.

 

Взаимодействие одновременных световых ощущений вы­ступает в световом контрасте, заключающемся в том, что на светлом фоне всякий более темный цвет темнеет еще больше, а на темном фоне всякий светлый фон светлеет еще сильнее.

Различают две основные формы взаимодействия одновре­менных световых ощущений: а) положительную и б) отрица­тельную индукции. Положительной индукцией называется усиление данного (основного) светового ощущения под влия­нием одновременно действующих на другие участки сетчатки световых раздражителей.

Отрицательной индукцией называется ослабление светового (основного) ощущения под влиянием других, более силь­ных световых ощущений (например, при появлении яркого пятна в поле зрения слабые световые точки не только тем­неют, но и вообще исчезают из поля зрения).

Контрастное действие (по противоположности) зависит прежде всего от пространственных условий. Светлотный кон­траст тем сильнее, чем ближе друг к другу взаимодействую­щие раздражения. Поэтому у границ соприкасающихся полей контрастное явление особенно заметно. Это явление носит название краевого контраста.

Явление светлотного контраста более заметно в первые мгновения световых раздражений, а затем по мере адаптации светового анализатора оно ослабевает, и его влияние на ход отдельного светового ощущения становится менее сильным.

Различительная световая чувствительность определяется минимальным изменением интенсивности световых раздражи­телей.

Величина разностного порога для светоразличения опреде­ляется как отношение ¹/₁₀₀ постоянной величины исходного раздражения к прибавочным нарастающим интенсивностям световых раздражителей.

Чем ниже разностный порог светоразличении, тем выше светоразличительная чувствительность.

Постоянным разностный порог остается лишь в области средних яркостей. При яркостях очень значительных или ярко­стях очень малых величина разностного порога увеличивается, следовательно, разностная чувствительность становится мень­шей. Смирнов экспериментально показал, что увеличение раз­личительной чувствительности происходит при увеличении поля зрения (вплоть до 3,5°). Влияние площади раздражения имеет особенное значение при светоразличении яркостей боко­выми частями сетчатки глаза. При фотометрических сравне­ниях равенства яркостей двух полей наилучшим размером поля является 1—3°.

 

       Различительная светочувствительность при бинокулярном зрении выше, нежели при монокулярном зрении. Так, оказа­лось, что бинокулярная различительная светочувствитель­ность для боковых частей сетчатки выше монокулярной на 50%, для центральной части сетчатки — на 10%.

Темновая адаптация способствует росту различительной светочувствительности. Положительная индукция (взаимоуси­ление слабых раздражителей в светлотном контрасте) также способствует росту различительной светочувствительности. Дифференцировка световых раздражителей зависит от взаимо­действия возбуждения и внутреннего торможения. Различи­тельная чувствительность возрастает в процессе индивидуаль ного развития человека.

 

 

 

  0 10 20 30 49 50 60 70 80 лет

 

Рис. 8. Изменение различительной чувствительности глаза в зависимости от возраста.

 

В возрасте 16 лет она превышает в 2,5 раза различительную светочувствительность ребенка 6 лет. Своего максимума различительная светочувствитель­ность достигает к 25—30 годам, а затем держится приблизи­тельно на одном уровне до 50—55 лет, после чего значительно снижается (см. рис. 8).

Тот факт, что у маленьких детей различительная светочув­ствительность значительно ниже, чем у взрослых, свидетель­ствует о зависимости ее от накопления опыта, т. е. временных связей. В процессе обучения развивается высшая нервная дея­тельность детей, а вместе с ней и различительная светочув­ствительность человека. На рис. 8 приведены данные о взрос­лых без учета характера их деятельности. Между тем уровень различительной светочувствительности зависит от того, упражняется она или нет. Кравков приводит данные, свиде­тельствующие о решающей роли упражнений, в основе кото­рых лежит условнорефлекторный механизм. Если в первый день опытов человек отличал силуэты самолетов с максималь­ного расстояния в 6 м, то после семидневных упражнений он их различал с расстояния в 22 м,
 т. е. при уменьшении угла зрения почти в 4 раза.

Селецкая установила, что тренировка за несколько днеЙ повышает различение яркостей определенного цвета вдвое, причем отмечается перенос вырабатывающихся навыков раз­личения и на различение яркостей других цветов. Следовательно, в основе развития разностной светочувствительности ле­жит условнорефлекторное изменение чувствительности свето­вого анализатора в целом.

Хроматическое зрение

Приспособление зрительного рецептора к солнечному свету особенно выражено в отражении спектрального состава света. При действии лучей с разными длинами волн энергию света

300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300

Рис. 9. Распределение энергии в спектре Солнца при различных высотах над горизонтом.

 

можно уравнять. Несмотря на равенство энергии воздейст­вующих световых волн различной длины, человек будет отли­чать один цвет от другого. Видность, или видение, различных цветов изменяется в зависимости от длины волны. Максимум видности находится в желто-зеленой части спектра (556 ммк) резко спадая в обе стороны (к красному и фиолетовому цве­там).

Как показал Вавилов, имеется определенная зависимость видности цветов от распределения энергии в спектре солнеч­ного цвета. Но это распределение резко меняется в зависи­мости от положения Солнца на небесном своде (рис. 9). При разной высоте над горизонтом солнечные лучи проходят раз­ные толщи атмосферы, рассеивающие и поглощающие солнеч­ные лучи различным образом для разных длин волн. Это раз­личие рассеивания и поглощения различных длин волн солнеч­ных лучей показано на рис. 10.

 

Кривые распределения энергии солнечного света обозна­чены так: I — за пределами атмосферы,
II — при положении Солнца над головой, III — при положении Солнца над гори­зонтом, IV — при условиях, близких к восходу и закату, 10° над горизонтом. Сравнивая то, как изменяется распределение энергии солнечного спектра при различном положении Солнца на горизонте, с тем, как изменяется кривая днев­ной и сумеречной видности, можно установить, что «кри­вая видности располо­жена в наиболее выгодной части кривой распределения солнечного света».¹³

В связи с этим уместно напомнить, что хроматиче­ское (цветное) зрение — дневное, зависящее, как подчеркнуто Вавиловым, от изме­нений солнечного спектра в течение дня.

Электрофизиологические исследования показывают, что в разное время дня све­товые лучи различной длины волны оказывают различ­ное действие на сетчатку. Амплитуды токов действия 100 нпк

 

 

 

Рис. 10. Средняя годичная кривая распределения энергии полуденного Солнца для средних широт (верхняя кривая). I — кривая дневной видности; II — кривая сумеречной видности; III — кривая погло­щения хлорофилла.    

 

днем наибольшие для оранжевых лучей, а в сумер­ках — для сине-зеленых лу­чей.

 

Ухтомский подчеркивает важность этого положения как доказательство тонкости отражения в мозгу действительных изменений в природе в зависимости от изменений солнечного спектра.

Цветовая чувствительность меняется в течение суток (данные Шварц). Чувствительность к красному и желтому цвету высокой бывает в полдень, наиболее низкой в полночь, чувствительность же к зеленому и синему, наоборот, повы­шается к полуночи и снижается к полудню. Эти изменения наглядно представлены в табл. 2.

¹³ С. И. Вавилов. Глаз и солнце, стр. ПО.

Таблица 2

Суточные изменения цветовой чувствительности к различным цветам (по Шварц)

Чувствительность к красному цвету (630 мм к)

Испытуемый	Время в суток, в час
	224	33	66	В10	Ы13	В16	20
Б.	122	176	176	192	243	192	166
Л.	86	125	146	166	200	146	108
К.	96	126	146	163	176	153	117
А.	188	220	227	243	300	250	215
Т.	146	200	215	232	300	227	200
С.	136	166	176	188	260	176	156
В среднем. . .	129	170	181	197	246	191	160

Чувствительность к желтому цвету (570 ммк)

	Время суток, в час
Испытуемый	24	3	6	10	13	16	20
Б.	108	136	163	176	208	176	144
Д.	81	100	125     156		188	126	108
К.	125	146      166           175			204	163	141
А.	176	204	214	232	280	232	210
Т.	144	192	208	227	280	215	192
С.	153	188	220	240	300	220	200
В среднем. . .	131	161	183	201	189	243	166

Чувствительность к зеленому цвету (520 ммк)

Испытуемый	Время суток, в час
	24	3	6	10	13	16              20
Б.	146	113	102	89	73	96       120
Д.	136	111	96	82	69	89       102
К.	146	106	96	80	69	86            100
А.	188	152	126	108	91	117	136
Т.	166	132	117	100	86	106	125
С.	176	141	125	106	89	113	132
В среднем.	157	126	ПО-	94	79	101	119

Чувствительность к синему цвету (470 мм к)

	Время суток, в час
Испытуемый	24	3	6	10	13	16	20
Б.	136	102	93	80	65	86	102
Д.	120	93	82	69	58	78	86
К.	136	100	82	75	64	82	96
А.	156	126	106	93	78	100	117
Т.	152	120	106	91	75	96	111
С.	156	120	108	91	78	90	111
В среднем	142	110	96	83	70	90	104

 

Электрофизиологические явления в сетчатой оболочке гла­за (токи действия в их частоте, амплитуде колебаний и элек­тродвигательной силе) зависят от длины волны раздражаю­щих лучей и силы действующего света. Токи действия сетчатки различны для различных длин волн. Наименьшая частота и: амплитуда токов действий характерна для реакции на красный цвет. Наибольшая, частота и амплитуда колебаний токов, действия характерна для реакции на фиолетовый цвет. Реак­ция на зеленый цвет занимает среднее положение.

Следовательно, уже по электрическим явлениям в сетчатке можно судить о противоположности между длинно- (красный) и коротковолновыми (фиолетовый) цветами. Наибольшее зна­чение для цветового зрения имеет различительная чувствитель­ность, так как разные предметы внешнего мира (в зависимо­сти от их материальной природы и состава поверхности) раз­лично отражают световые лучи различных длин волн.

В солнечном спектре глаз различает семь цветов (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый) и оттенки, число которых достигает нескольких сот и колеб­лется для разных людей до 150 и больше.

Исследования установили, что граница между фиолетовым и синим находится около 445 ммк, граница между синим и голубым—460 ммк, между голубым и зеленым—500 ммк, меж­ду зеленым и желтым — 540 ммк, между желтым и оранжевым — 600 ммк.

Для определения различительной цветочувствительности необходимо сравнить два соседних участка непрерывного спектра и установить, на сколько миллимикронов нужно изме­нить одну из сравниваемых областей для того, чтобы глаз за­метил разницу в окраске. Различительная цветочувствитель­ность в данной области определяется по наименьшей разности длин волн в миллимикронах.

 

Чувствительность человека к изменению длины волны в различных частях спектра различна. Различение минималь­ных изменений для желтого и голубого цветов возможно при изменении длины волны всего на 1 ммк. В средней части спектра (зеленый цвет) требуется большее число миллимикро­нов для того, чтобы глаз заметил изменения цветового тона. По отношению к крайним частям спектра (красному и фиоле­товому) разность в длине волны должна быть еще больше для того, чтобы человек различил изменения в цветности воспри­нимаемого объекта.

Цветоразличение отражает и изменения в насыщенности цвета. Показано, что наиболее тонкое различение имеет место в отношении цветов как наиболее насыщенных, так и наиме­нее насыщенных. Более глубокая чувствительность отмечается в отношении цветов средней насыщенности.

Особую роль в изменениях различительной цветочувстви­тельности играет угол зрения. Зотовым, Каничевой и другими установлено, что видимый цвет поверхности меняется под ма­лым углом зрения (20—10 угловых минут). При этом происходит закономерное изменение цветоразличения: цветовой тон воспринимаемой поверхности смещается в сторону или крас­ного или зелено-голубого цвета. При очень малом угловом размере поверхности цветность вообще перестает замечаться Желтые и голубовато-желтые цвета на больших расстояниях кажутся нам белыми, а синий и красный — черными. Эти про­странственные изменения цветоразличения учитываются в практике военной маскировки, когда необходимо рассчитывать на изменение цвета на больших расстояниях, а также для целей монументальной живописи. Большие художественные полотна, расположенные на высоких стенах или плафонах, рассчитаны на цветоразличение под малым углом зрения. По­этому художникам приходится изображать предметы и их цве­товые поверхности так, чтобы они были видны на больших расстояниях, с учетом изменений цветности объектов с увеличениением расстояния. Поле зрения расчленяется в зависимости от длины волны раздражающих глаз световых лучей. Сравни­тельно с ахроматическим зрением цветовое зрение сосредото­чивается в центральной части поля зрения. Но и в пределах Центральной части имеются различные границы для дискри­минации каждого из цветов. Эти границы постепенно сужают­ся в таком порядке: от желтого к синему, от красного к зеле­ному цвету (рис. 6).

Обычно в световых лучах имеется сочетание волн различных длин. Глаз имеет дело обычно со смешанными цветами, причем один и тот же цвет может быть получен смешением Различных цветов. Смешение цветов и слияние звуков существенно отличаются друг от друга.

 

При одновременном звучании двух звуков (например, «до» и «ми») мы не ощущаем промежуточного между ними звука, в то время как при одно­временном воздействии на глаз красного и желтого цветов мы получаем промежуточный между ними оранжевый цвет. В ре­зультате смены звуков мы ощущаем созвучие, из которого при достаточной тренировке мы можем выделить слухом и отдельные звуки; в результате смешения цветов мы получаем новое простое цветоощущение, из которого нельзя выделить отдельные слагаемые. Только с помощью оптических приборов мы можем узнать, каким образом получен данный цвет.

Тем более важно остановиться на вопросе о смешении цве­тов. Известны три вида смешения цветов: оптическое, про­странственное и бинокулярное смешение цветов.

Оптическим смешением цветов называется смешение цветов, возникающее при одновременном наличии волн различной длины. Всякая поверхность, кажущаяся одноцветной в действительности отражает и посылает в глаз волны различной длины, как об этом свидетельствует ее спектр отраже­ния. Установлено три основных закона смешения цветов.;

Закон первый. Для всякого хроматического цвета имеется другой хроматический, от смешения с которым получается цвет ахроматический. Такие два цвета, в совокупности дающие ахроматический, носят название цветов дополнительных. Такими являются: красный и голубо-зеленый, оранжевый и. голубой, желтый и индиго-синий, желто-зеленый и фиолетовый, зеленый и пурпуровый. Нетрудно заметить, что дополнительные цвета состоят из такой игры цветов, в которой один относится к длинноволновым или средним цветам, другой — к средним или коротковолновым цветам. При смешении таких цветов они нейтрализуют цветовой тон друг друга, вследствие чего и возникает белый или серый цвет.

Закон второй. Смешивая два цвета, лежащие ближе друг к другу, чем дополнительные, можно получить любой цвет, находящийся между данными двумя цветами. Промежуточный оранжевый цвет получается смешением красного и желтого, желтый — путем смешения оранжевого и зеленого, зеленый — посредством смешения зеленовато-желтого и голубо-зеленого цветов и т. д.

Закон третий. Две пары цветов дают при смешении одинаково выглядящий цвет, независимо от физического состава смешиваемых цветов. Серый цвет, полученный от смешения одной пары дополнительных цветов, ничем не отличается от серого цвета, полученного от любой другой пары.

На рис. 11 представлена сводная таблица оптического смешения цветов.

 

Условием оптического смешения цветов является одновре­менность действия на глаз какой-либо пары цветов, т. е. смеж­ность во времени, а не только в пространстве.

Пространственным смешение.» цветов называется смеше­ние цветов по пространственной смежности и особенно по совместному действию при уменьшающихся углах зрения (т. е. известном расстоянии от цветных объектов). Если смотреть издали на разноцветную поверхность, то она кажется не пестрой, а одноцветной, окрашенной в результирующий цвет смеси отдельных цветов.

 

560 570 580 590 800 S10 620 830 640 650 660 670 660 ммк

Рис. 11. Дополнительные цвета (по данным различных авторов).

 

Объясняется это тем, что при очень малой величине изображения двух соседних разноцветных пятен на сетчатке настолько близки, что в мозгу они сли­ваются и дают впечатление одного цвета. В текстильном про­изводстве пространственное смешение цветов получается i; однотонной ткани сплетением разноцветных тканей. В мону­ментальной живописи подобное смешение цветов и впечатле­ние одноцветности создается расстоянием от изображения. Доказано, что количественные закономерности простран­ственного смешения цветов те же, что и закономерности опти­ческого смешения цветов (Теплов и Яковлева). Оптическое пространственное смешение цветов может быть определено монокулярно (т. е. зрением одного глаза). В нормальных слу­чаях нет разницы между цветовым зрением обоих, глаз, если ими пользоваться при смотрении на цветную поверхность раздельно и попеременно, закрывая другой глаз. Иная кар­тина получается при бинокулярном зрении (обоими глазами). В бинокулярном цветном зрении неизбежно возникает борьба полей зрения. Это явление имеет место и в ахроматическом бинокулярном зрении.

 

Если на сетчатку одного глаза падает белый цвет, а другой глаз смотрит на черную поверхность, то у человека возникает ощущение серого цвета, причем это ощущение все время колеблется между ощущением белого и черного полей, которые являются объектами разделитель­ного видения обоих глаз. В цветовом зрении это явление еще более усиливается. Если смотреть одним глазом на свет через красный светофильтр, а другим через зеленый светофильтр, то получится ощущение желтого цвета, колеблющегося между красным и зеленым цветами (то краснеющего, то зеленею­щего желтого цвета).

В основе борьбы полей цветного зрения лежит разность возбуждений, приходящих в кору головного мозга от обоих зрительных рецепторов. Эта разность определяется тем, что каждый из них раздражается лучами различной длины волны. Столкновение обоих возбуждений в коре головного мозга, порождает торможение, распространяющееся то на одно, то на другое поле зрения. Этим объясняется подвижность бино­кулярного цветного зрения, его колебание то в одну, то в другую сторону бинокулярно смешиваемых цветов.

Следовательно, бинокулярный синтез (объединение, слияние) цветов является результатом условнорефлекторной дея­тельности коры, поскольку торможение, возникающее при столкновении обоих возбуждений в одном световом анализаторе, является внутренним, т. е. условным торможением.

Доказана условнорефлекторная природа и бинокулярного анализа смешанных цветов. В опытах Хернандеца у человека вырабатывался условный кожно-гальванический рефлекс, при­чем условным раздражителем, подкрепляющимся электриче­ским током, был желтый цвет. На остальные цвета, не имев­шие такого безусловного подкрепления, кожно-гальванический рефлекс не возникал. После выработки прочного условного рефлекса на желтый цвет оказалось, что условный рефлекс возникал и тогда, когда один глаз раздражался красным, а другой — зеленым цветом, смешение которых дает белесо­вато-желтый цвет. Следовательно, в таком бинокулярном условном рефлексе имел место не только синтез, но и анализ ] смешанных цветов.

В цветовом зрении своеобразно выступают основные формы взаимодействия ощущений — положительная и отрицательная индукции.

Экспериментально показано, что цветоощущение от дан- | ной, фиксируемой глазом цветной точки повышается, е другая цветная точка в поле зрения будет малой яркости, т. е. имеет место положительная индукция. Если же эта вторая точка в поле зрения будет много сильнее фиксируемой

 

цветной точки, то цветочувствительность глаза в отношении фиксируемой точки будет пониженной, т. е. будет иметь место отрицательная индукция.

Для разных цветов эти взаимоотношения имеют неодина­ковый характер. Отрицательная индукция усиливается при приближении к средней части спектра, т. е. к области зеленого цвета. Явление отрицательной индукции (ослабление цвето­вого тона данного цветоощущения) приводит нас к контраст­ным явлениям в области цветного зрения.

Цветовым контрастом называется изменение цветоощуще­ния, происходящее вследствие пространственной смежности воспринимаемого цвета с другими цветами (цветностью поля пли фона). Всякий хроматический цвет, находясь на хрома­тическом фоне, изменяется определенным образом, в сторону, близкую к дополнительному цвету. Благодаря явлению цвет­ного контраста увеличивается видимое расстояние между соседними поверхностями, тем самым усиливается четкость изображения воспринимаемых предметов на сетчатке глаза.

Цветовой контраст бывает одновременным и последова­тельным. Одновременный цветовой контраст возникает в виде изменения цветоощущения в зависимости от одновременного воздействия на сетчатку других цветовых раздражителей. Если поместить кусочки желтого цвета на различные цвето­вые поля (красные, зеленые, синие), то окажется, что желтое на красном слегка зеленеет, желтое на зеленом слегка оранжевеет, желтое на синем становится более насыщенно жел­тым и т. д.

Цвет воспринимаемого объекта сдвигается в сторону цвета, наиболее отличного от цвета фона, т. е. в сторону цвета, дополнительного к цвету фона. Однако такое опреде­ление не вполне точное. Возникающие в таких случаях конт­растные цвета не всегда тождественны с дополнительными цветами. Если дополнительными цветами являются, например, пары синий-желтый или желтый-синий, то контрастные цвета несколько сдвигаются: синий имеет своим контрастным цветом не желтый, а оранжевый, желтый не синий, а сине-фиолетовый. Возникающие по контрасту цвета, в отличие от дополнительных, не являются всегда взаимными. Так, напри­мер, к зеленому цвету (541 ммк) контрастным будет красно­вато-оранжевый, а к красновато-оранжевому будет уже не зеленый, а сине-голубой (457 ммк) и т. д.

Сравнивая эти различия между контрастами и дополни­тельными цветами, Кравков предположил, что «в основе явле­ний контраста лежат процессы индуктивного взаимодействия возбуждения в пространственно-различных местах нервной системы. В основе же явлений дополнительности цветов лежит

 

достижение определенного соотношения между различными цветовыми возбуждениями в одном месте нервного суб­страта».¹⁴

Однако из физиологии высшей нервной деятельности из­вестно, что взаимодействие возбуждений в коре головного мозга невозможно без процессов торможения. Поэтому несом­ненна зависимость явлений цветового констраста от вза­имодействия возбуждения и торможения. Зотов показал, что возбуждающий цветоощущения хроматический раздражитель порождает одновременно процесс торможения на соседних участках коры. В этом случае мы будем иметь типичное явле­ние отрицательной индукции нервных процессов в коре голов­ного мозга. Возникающий в силу этой индукции процесс тор­можения обусловливает ощущение определенного контраст­ного цвета.

Так, красный цвет (максимальная длина волны) вызывает ощущение зелено-голубого цвета. Следующий за ним по дли­не волны оранжевый цвет вызывает ощущение синего цвета, а еще далее отстоящий желтый — контрастное ощущение фиолетового цвета. Зотов установил, что уменьшение длины волны воздействующего на глаз цвета вызывает уменьшение длины волны ощущаемого контрастного цвета и наоборот.

По Зотову, явление цветового контраста обусловливается взаимоотношением корковых процессов возбуждения и тормо­жения, причем взаимоотношения между ними являются вели­чиной постоянной. В свою очередь разность между возбужде­нием и торможением отражает физическую разность между j любыми двумя взаимоконтрастными цветами.

Одновременный цветовой контраст усиливается при уменьшении угла зрения и ослабляется при увеличении угла зре­ния (имея в виду угловую величину цветового объекта, а не всего воспринимаемого в поле зрения пространства).

Избирательный характер взаимодействия цветовых ощу­щений ясно выражается в сенсибилизации цветового зрения, повышении чувствительности к какому-либо цвету под влия­нием предшествующего раздражения глаза другим цветом. Шварц нашла, что приспособление глаза к действию красного цвета повышает его чувствительность к дополнительному зеле­ному, а раздражение глаза голубым цветом повышает чувст­вительность к синему и наоборот. Однако длинноволновые цвета (красный, желтый) оказывают более сильное сенсиби­лизирующее действие, нежели действие зеленых и синих цвето­вых раздражителей.

¹⁴ С. В. К р а в к о в. Глаз и его работа, стр. 261.

 

При анализе одновременного цветового контраста нужно иметь в виду, что в обычных условиях жизни имеется не только цвет объекта и цвет фона, на котором он расположен, но и общий цвет освещения (особенно при переходе от ночи к утру, от дня к сумеркам). Цветной свет (освещение) услож­няет явление цветового контраста. Установлено, что глаз диф­ференцирует цвета объекта, фона и освещения, причем может различить цвет, падающий от источника света на данную поверхность предмета, и цветной свет, отражаемый этой поверхностью. Это различение протекает также по типу одно­временного цветового контраста.

Последовательный цветовой контраст представляет собой изменение в цветовом тоне ощущения, возникающего в резуль­тате предшествующего раздражения глаза другим цветовым раздражителем. При этом контрастные явления протекают в виде последовательных образов цветоощущения.

Время зрительного ощущения определяется по разности во времени между моментом воздействия на глаз светового раздражителя и моментом возникновения соответствующего зрительного ощущения. В среднем это время равняется при­близительно одной десятой секунды. Для более сильных све­товых раздражителей эта величина является меньшей, дли слабых — время зрительного ощущения увеличивается.

Но эта величина характеризует лишь время возникнове­ния зрительного ощущения, а не его продолжительность. Пока раздражитель ощущения действует на глаз, он продолжает видеть. Скорость возникновения и развития ощущений во вре­мени зависит от длины волны. Установлено, что скорость нарастания ощущений синего цвета наименьшая. Затем в по­рядке нарастающей скорости идут ощущения зеленого, жел­того, оранжевого. Наибольшей скоростью характеризуются ощущения красного цвета. Найдено также, что утомляющее действие различных цветов на глаз неодинаково: наибольшее утомление вызывает сине-фиолетовый цвет, наименьшее — красный и зеленый. Подобно тому, как зрительное ощущение возникает не сразу с действием раздражителя на глаз, так оно и не исчезает сразу при прекращении действия этого раздражителя на глаз. Время продолжительности зрительного ощущения большее, нежели время действия раздражителя, гак как после прекращения действия раздражителя некото­рое время продолжается последействующее ощущение в виде последовательных образов.

В течение всего времени, идущего на исчезновение из глаза Раздражающих продуктов распада светочувствительных веществ, на восстановление их запаса, на возвращение нервных центров к исходному состоянию, человек ощущает неко­торый след от предыдущего раздражения в виде последовательного

 

образа. Положительным последовательный образ является тогда, когда мы продолжаем ощущать ранее дейст­вовавший раздражитель без контрастных изменений — таким, каким он был на самом деле по светлоте и форме.

На положительных последовательных образах основано восприятие кинофильмов. На наш глаз действуют отдельные кадры, между которыми есть отдельные темные промежутки, но мы этих темных промежутков не видим, так как ощущение от предыдущего кадра захватывает момент прохождения тем­ного промежутка. Возникает поэтому нужная для эффекта непрерывность зрительных ощущений во время просмотра кинокартины. В области цветового зрения мы встречаемся с явлением отрицательных последовательных образов или лоследовательного цветового контраста.

После прекращения действия данного цветового раздра­жителя ощущение не исчезает, а некоторое время продол­жается, причем оно изменяется в сторону контрастного цвета или близко лежащего к дополнительному цвету.

Последовательный цветовой контраст подчиняется тем же закономерностям протекания, что и одновременный цветовой контраст. Однако особенностью механизма последовательного цветового контраста является возникающее вследствие дли­тельного раздражения утомление определенного места сетча­той оболочки. Поэтому в последовательном цветовом конт­расте еще большую роль играет корковое торможение с его охранительной функцией. В результате возрастающего влия­ния торможения отрицательный последовательный образ постепенно угасает. В динамике отрицательного последователь­ного образа отмечается чрезвычайная подвижность, колеблю­щийся характер контрастных явлений, выражающий дина­мику взаимодействия возбуждения и торможения в коре головного мозга. Наиболее устойчивым в отрицательном последовательном образе являются форма и величина образа того предмета, который воздействовал на глаз. В протекании последовательных образов как отрицательных, так и положи­тельных сказывается взаимодействие обеих частей зритель­ного анализатора. Мы ощущаем положение образа не в одном из полей зрения (не в одном глазу, даже если смотрим именно этим глазом), а посредине между обоими полями зрения. Точным исследованием этого явления Зотовым и Алексеевым установлено, что последовательный цветовой образ локали­зуется приблизительно в средней зоне обоих полей зрения. Цветовое зрение у людей развито неодинаково, причем у одного и того же человека оно может быть неравномерно развито по отношению к различным цветам. Цветовое зрение особенно высоко развивается в условиях такой деятельности, которая требует максимальной точности

 

анализа и синтеза цвета (например, у художников).

Следует отметить отклонения от нормы цветового зрения — явление цветослабости и цветослепости.

Полная слепота на все цвета встречается очень редко. Для людей, страдающих полным отсутствием цветового зрения, весь окружающий мир обеспечивается, воспринимается серым с той или иной разностью светлоты (светотенями).

Обычно отклонения от нормального цветового зрения про­являются в форме избирательной цветослепоты или цветосла­бости на некоторые цвета. Люди, имеющие подобные недо­статки цветного зрения, чаще всего не осознают этих дефек­тов, поскольку они не препятствуют ориентации в простран­стве и правильному распознаванию предметов внешнего мира.

Среди цветоаномалов чаще встречаются люди, не видящие красный или зеленый цвет; чрезвычайно редки случаи слепоты на синий и желтый цвета.

Поэтому считают основными нарушениями цветного зре­ния два типа избирательной слепоты:
а) слепоту на красный цвет (протоаномалия) и б) слепоту на зеленый цвет (дейтераномалия). Протоаномал видит красный цвет как зеленый, а дейтераномал — зеленый как красный. Предполагалось, что цветоаномалы вовсе не способны воспринимать эти цвета в силу отсутствия у него специальных «красноощущающих» или «зеленоощущающих» колбочек. Зотов показал неоснова­тельность таких предположений. Полная слепота к красному или зеленому цвету у цветоаномалов имеет место лишь при восприятии цвета под малым углом зрения. Опыты Зотова показали, что с приближением цветового объекта (и соответ­ственным увеличением его угловой величины) протоаномал перестает видеть красный цвет как зеленый, а воспринимает красный цвет как красный (т. е. нормально), а дейтераномал начинает видеть зеленый цвет как зеленый. Значит, цветоано-малия есть функциональный, а не анатомический недостаток глаза, зависящий от условий восприятий, особенно простран­ственных. Оказалось также, что эти цветоаномалы, обладая пониженной возбудимостью в отношении красного или зеле­ного цвета, получают тем не менее отрицательные последова­тельные образы от них, т. е. зеленый от красного и красный от зеленого.

Острота зрения

 

Светлотный и цветовой контраст обеспечивает резкость граней (или контуров) воспринимаемых предметов внешнего Мира. Это чрезвычайно важно, имея в виду, что контуры предмета есть

 

«раздельные грани двух дальностей» (Сеченов), поскольку грани предмета отделяют его от граней фона и дру­гих предметов. Следовательно, светлотный и цветовой конт­раст имеет важное значение для остроты зрения.

Под остротой зрения разумеется степень четкости различе­ния границ предметов. Острота зрения составляет один из главнейших признаков предметного зрения. Острота зрения определяется тем минимальным промежутком между двумя точками, который порождает минимальное ощущение гра­ней или отделенности одной точки от другой. За единицу остроты зрения принимается величина промежутка в одну угловую минуту. У многих людей минимальный порог остроты зрения ниже этой величины промежутка (доходя до 20—10 угловых секунд). В таких случаях острота зрения является повышенной (сравнительно со средними величинами).

Острота зрения зависит прежде всего от угла зрения, т. е. от пространственных условий видения. Поэтому остроту зре­ния определяют на определенных постоянных расстояниях от наблюдателя до объектов, точно соблюдая угловой размер промежутков в 1 угловую минуту. С уменьшением угла зре­ния промежутки между точками или гранями предметов исче­зают, как бы сливаются друг с другом: человек начинает воспринимать вместо двух раздельных точек одно нерасчле­ненное пятно.

Острота зрения зависит и от определенных особенностей! зрительного рецептора (нормального глаза и отклонений от него — близорукости или дальнозоркости, аккомодации, вели­чины зрачка и т. д.). Для близорукого глаза порог остроты зрения будет значительно большим, нежели для нормального, или дальнозоркого глаза. Найдено, что наилучшая острота зрения отмечается при величине зрачка диаметром в 3—4 мм. Наилучшая острота зрения обеспечивается также централь­ной частью поля зрения и т. д. Все это необходимые, но не решающие условия. В основе остроты зрения находится кор­ковая дифференцировка раздражителей, связанная с работой ядра мозгового конца зрительного анализатора. Поэтому веду­щую роль в остроте зрения играет деятельность коры голов­ного мозга. Условнорефлекторный характер изменения ост­роты зрения экспериментально доказан опытами Кравкова и Севрюгиной. В этих опытах стук метронома сочетается с увеличением освещенности различаемых темных объектов на светлом фоне. После ряда сочетаний один стук метронома без увеличения освещенности вызывал повышение остроты зрения. Этот факт был проверен в нашей лаборатории Мирошиной-Тонконогой, которая подтвердила это наблюдение. В ее опытах было найдено, что выработанная таким образом более высокая острота зрения с

одного глаза, где вырабаты­вался сенсорный условный рефлекс, переносится на другой глаз (без всякого предварительного упражнения). По этим данным оказалось, что перенос условнорефлекторного повы­шения остроты зрения с одного глаза на другой скорее осу­ществляется в случае переноса с ведущего глаза на неведу­щий, нежели наоборот.

Повышение остроты зрения путем упражнений впервые было установлено русским врачом Добровольским (совместно с Геном). Они доказали эту возможность в отношении наибо­лее трудного различения — мелких букв и притом боковым зрением. Расширение границ поля зрения в их опытах было очень значительным. Граница по височному меридиану раз­двинулась от 75 до 80°, по носовому меридиану — от 38 до 55°, по верхнему меридиану — от 30 до 45°, по нижнему мери­диану— от 32 до 50°. В последнее время эта возможность доказана точными опытами Селецкой. Об исключительной роли упражнений в развитии остроты зрения свидетельствует метод лечения Сергиевского и Цвик, примененный по отношению к людям с резкими отклонениями от нормальной остроты зрения (у косящих людей и людей с резким понижением остроты зрения). Они заклеивали на длительный срок лучше видящий глаз, тем самым снимали его тормозящее действие на слабовидящий глаз, принуждая его к постоянной различи­тельной работе. Если до такого лечения худший глаз обладал низкой остротой зрения (различением пальцев близко от лица), то после месячного лечения острота зрения достигала нормального уровня. Учитывая значение центральных фак­торов, обеспечивающих посредством упражнения повышение остроты зрения, необходимо применять правильные методы определения остроты зрения. В качестве обычного метода определения остроты зрения употребляется таблица букв раз­личных размеров или таблица с кольцами Ландольта.

Испытуемый должен указать, где находится разрыв кольце Ландольта (вправо, вверху, внизу, влево).

В зависимости от величины ландольтова кольца обычно определяется острота зрения. Но такое определение не скрывает всех возможностей повышения остроты зрения, поскольку таковое зависит от жизненной необходимости определенном уровне остроты зрения. В своих опытах Шварц создавала такую обстановку, при которой острота зрения была лишь составной частью действия, успешность которого зависит от степени остроты зрения. Поэтому опре­деление кольца Ландольта было не самоцелью, а средством. Для успешного выполнения другой задачи, а именно: не допу­стить падения шара, который при неправильном выборе ключа (из ряда других, соответствующих различным положениям кольца Ландольта)

отрывался от электромагнита и падал. В результате упражнений, включенных в решение поставлен­ной задачи, острота зрения повышалась до 207% (сравни­тельно с простым обычным определением остроты зрения в 1-й серии). Оказалось, что этот высокий уровень сохра­няется длительный срок, а также переносится на различение других объектов и в других условиях. Эти же данные говорят о большом влиянии второй сигнальной системы на повыше­ние уровня остроты зрения, подчеркивая ведущую роль коры в сенсибилизации зрительного рецептора.

Пространственное видение

 

Взаимодействие одновременных зрительных ощущений зависит не только от явления светового или цветового конт­раста, но и пространственных условий видения (соотношения величины объекта и фона, расстояния между ними, расстоя­ния от них до наблюдателя и т. д.).

С рядом особенностей зрения, отражающих пространст­венный характер движения, света и освещенных тел в окру­жающей среде, мы уже встречались ранее. К ним относятся: поле зрения, угол зрения, острота зрения. Эти пространствен­ные особенности зрительных ощущений важны для понимания закономерностей изменения светоощущений и цветоощущений, т. е. отражения природы самого света.

Но исключительное познавательное значение зрительных ощущений заключается в том, что через дробление (анализ) и воссоединение, обобщение (синтез) оптических свойств предметов внешнего мира они дают нам знание о простран­стве как об одной из основных форм существования материи и каждого отдельного внешнего тела и явления.

Эти чувственные знания о пространстве не прирожденны так же, как и зрительные ощущения вообще. Зрительное отра­жение пространства вырабатывается постепенно в процессе индивидуального развития, причем эта выработка носит условнорефлекторный характер. Между отдельными зритель­ными ощущениями от различных точек одного и того же пред­мета замыкается временная связь, воспроизводящая простран­ственное расположение этих точек на поверхности воздейст­вующего освещенного тела. Результатом такой временной связи является поле зрения, т. е. объем видимого в данный момент пространства, а также интенсивность ощущения, зави­сящая от площади раздражения световым потоком сетчатой оболочки глаза.

Но глаз не является неподвижным органом. Напротив, это наиболее подвижный из всех

 

рецепторных аппаратов. Движе­ния глаза являются механизмом перемещения взора, непре­рывного изменения соотношения линий зрительных осей, обусловливающих изображение предмета на сетчатке. Эти движения глаза разнообразны. Они состоят из движений глаз­ного яблока, имеют решающее значение для определения про­странственных координат предмета, особенно путем переме­щения линии взора по горизонтали и вертикали (высоте и широте объекта). Во внутренней среде глазного яблока осо­бую роль играют движения хрусталика, изменяющего кри­визну своей поверхности и ее форму при различных простран­ственных условиях видения. Движение хрусталика в виде аккомодации имеет очень важное значение при относительно устойчивой линии взора, фиксирующего пространственное положение объектов.

Совместная работа глаз формируется в индивидуальном опыте ребенка и носит типичный условнорефлекторный харак­тер. Можно сказать, что с момента образования содружест­венных движений глаз нормальное видение всегда осуществ­ляется бинокулярно, т. е. обоими глазами. С этого момента глаза взаимозависимы, а работа каждого из них относительна к другому.

Можно предполагать, что содружественные движения мышц обоих глазных яблок являются целостной двигательной реакцией, корковый механизм которых возникает в резуль­тате замыкания временных связей между возбуждениями от сетчаток обоих глаз. Этим, вероятно, объясняется более позд­нее, формирование содружественных движений глаз сравни­тельно с изолированной реакцией на свет каждого глаза ребенка.

Следовательно, в процессе взаимодействия на зрительные рецепторы световых лучей и освещаемых ими внешних пред­метов замыкаются временные связи не только между отдель­ными свето- и цветоощущениями, но и между группами этих ощущений, с одной стороны, и движениями глаз, с другой сто­роны. Но движения глаз, как и движения вообще, неразрывно связаны, с ощущениями движений (мышечными ощущениями или кинестезией). Эти ощущения являются как бы мозговым анализом совершаемых глазом движений. На основе этих ощущений мозг корректирует, исправляет и уточняет регулирова­ние движений, так как от чувствительных клеток и волокон мышц посылаются импульсы вновь в кору головного мозга.

Важно отметить, однако, что зрительный и глазодвига­тельные нервы раздельны и раздельно проводят в кору свето­вые и кинестетические возбуждения. Особенно следует под­черкнуть, что в кору проводятся эти возбуждения по парным нервам (зрительным и глазодвигательным). в оба полушария

 

головного мозга. Перекрест этих нервов ниже больших полу­шарий обусловливает то обстоятельство, что каждое из полу­шарий головного мозга так или иначе обусловливает деятель­ность обоих глаз, что было показано ясно в отношении полей зрения.

Совместная работа обоих глаз, обоих зрительных и обоих глазодвигательных нервов и обоих полушарий головного мозга свидетельствует о том, что в основе зрительных ощуще­ний лежит сложный системный нервный механизм. Световой анализатор является как бы двуединым, состоящим из пар неразрывно взаимосвязанных одноименных рецепторов, нер­вов и мозговых концов анализатора. Ядра и рассеянные эле­менты зрительного анализатора относительно симметрично расположены в обоих полушариях, регулируя деятельность обоих глаз.

Исследования павловской школы показали, что при нару­шениях целости зрительного анализатора возможна его ра­бота и в пределах одного полушария головного мозга. При поражениях одного из полушарий сохраняется анализ интен­сивности световых раздражителей (т. е. светоощущение), час­тично сохраняется поле зрения с выпадением лишь соответст­вующих частей полей зрения обоих глаз. При сохранении ядра зрительного анализатора в каждом отдельном полуша­рии сохраняется и функция предметного зрения, т. е. отраже­ния контура предмета, воздействующего на глаз. Иначе говоря, одна из частей зрительного анализатора может рабо­тать самостоятельно, частично возмещая функции нарушен­ного полушария.

Как уже отмечалось в единственном случае при рассечении путей между полушариями, описанном Быковым, ни одно из полушарий само по себе не нарушалось, разрушалась лишь комиесуральная связь между ними. Оказалось, что у такой собаки (после операционного периода) сохранилась дифференцировка силы световых раздражителей, «световое ощущение» (дифференцировка предметов), «предметное зрение», по Павлову. После уничтожения связи между обоими полуша­риями уже невозможен был перенос условных рефлексов с од­ной стороны на другую, но каждое отдельное полушарие относительно нормально продолжало выполнять зрительные функции.

В опытах Быкова мы имеем поразительный случай раз дельной и независимой деятельности двух зрительных анали­заторов. Но эта двойная и раздельная работа зрительных ана­лизаторов исключила возможность сложного пространствен­ного различения. Собака с перерезанным мозолистым телом не

 

могла выработать дифференцировку на расстояние пред­мета, т. е. его пространственное положение. Можно предпола­гать, что двуединство зрительного анализатора выработалось и качестве специального и совершенного приспособления именно к пространственным условиям существования орга­низма во внешней среде. В этом-смысле оно является высшим корковым приспособлением к имеющимся условиям жизни именно в связи с тем, что высшие животные организмы перемещаются по пространству в разных направлениях. Чем выше животный организм по уровню своей нервной организа­ции, тем более широким становится для него пространство окружающего мира. Расширение диапазона ориентировки в пространстве окружающего мира перестраивает и дифферен­цировку пространственных признаков и отношений между предметами внешнего мира.

Ранее было показано, что ряд пространственных особен­ностей зрения (поле зрения, угол зрения, острота зрения) включен в любой акт хроматического или ахроматического зрения. Но все эти пространственные особенности зрения имеют место как при одиночном, так и при совместном зрении обоими глазами. При одиночном (монокулярном) зрении изо­бражение предмета носит плоскостной характер, т. е. имеет два измерения (в высоту и в ширину). При этом такое пло­скостное изображение осуществляется при участии глазных мышц. Что же вносит новое содружественное движение глаз, о котором говорилось раньше? Как показывают исследования, содружественное движение глаз имеет большое значение для выделения третьего измерения пространства, т. е. глубины пространства. При фиксации обоими глазами известного объекта, находящегося вдали, позади других предметов или при анализе глубины пространства самого предмета большую роль играет конвергенция, или сведение зрительных осей обоих глаз. Конвергенция имеет место при приближении объ­екта. При удалении объекта имеет место дивергенция, или разведение зрительных осей. Явления конвергенции и дивер­генции, связаны с аккомодацией. Известно, что аккомодация усиливается при фиксировании близких предметов, ослаб­ляется при удалении предметов или наблюдателя от пред­метов. Конвергенция и дивергенция зависят от коркового взаимо­действия обеих частей зрительных анализаторов. Но это вза­имодействие двух мозговых концов единого зрительного ана­лизатора далеко не сводится к организации и регуляции содружественных движений глаз.

Установлено, что конвергенция является незначительной не только при расстоянии наблюдателя от объекта, приближающемся к 450 м (после чего она уже совершенно не имеет места), но и на значительно

 

более близком расстоянии. Еще более ограниченными в дифференцировке расстояний оказы­ваются аккомодационные усилия, прекращающиеся при фик­сации предметов на расстояниях, превышающих  2—3 м.

Между тем человек способен различать глубину (рельеф­ность) воспринимаемых предметов и занимаемого ими про­странства на расстояниях до 1300—2600 м (в зависимости от упражненности глубинного зрения).

По данным Гассовского и Никольской, величина порога глубинных ощущений является очень малой (в среднем 10— 12 угловых секунд). Эта малая величина порога ощущений глубины никак не может быть объяснением изменения зри­тельных осей или аккомодации, имеющих значение лишь для дифференцировки глубины фиксации предметов на небольших и средних расстояниях. Между тем для человеческого зрения характерна его приспособленность именно к дальним расстоя­ниям. Чем же она может быть объяснена, если именно для дальних расстояний уже недействительными являются фак­торы конвергенции и аккомодации?

Из предшествующего видно, что факторы конвергенции и аккомодации, принимающие участие в глубинных ощуще­ниях, еще недостаточны для объяснения механизмов этих ощущений.

Рассмотрим, в какой мере диспаратность изображения на обеих сетчатках может служить исчерпывающим объяснением механизма пространственного зрения, т. е. объемного трех­мерного изображения.

Физиология зрения учит, что при фиксации обоими глазами дальних объектов (например, звезд на небе) имеют место параллельно направленные зрительные линии обоих глаз. При этом изображения удаленных объектов видятся нами в одних и тех же местах пространства независимо от того, имеются ли эти изображения только на левом, только на правом глазу или одновременно на обоих глазах. Этот факт свидетельствует о том, что имеется известное физиологическое соответствие между определенными симметрично расположенными точками сетчаток обоих глаз. Эти симметрично расположенные точки сетчаток обоих глаз носят название корреспондирующих точек. Их возбуждение, как раздельное, так и особенно сов­местное, создает ощущение одного объекта, при действии одного объекта на оба глаза одновременно. Но совместное возбуждение корреспондирующих точек, определяя ощущение одного объекта (т. е. тождественность изображения двух сет­чаток одному объекту), дает лишь плоскостное изображение одного объекта.

Корреспондирующие точки обеих сетчаток точно соответ­ствуют симметрично расположенным точкам пространства внешнего мира. Совокупность всех точек пространства, отра­жающихся в виде связей возбуждения корреспондирующих точек, называется гороптером. По определению Ухтомского, гороптер есть геометрическое место точек, видимых одиночно в условиях монокулярного зрения, т. е. дающих изображение па соответствующих местах сетчатки (см. рис. 12).

Для разных положений глаз гороптер имеет различную форму. Образование гороптера связано со специальными опти­ческими рефлексами, которыми, по Ухтомскому, являются: я) установка глаз на удержание предмета в поле наиболее ясного видения или реф­лекторное подведение под входящий в глаз пу­чок света области цент­ральной ямки сетчатки, б) установка глаз на удержание предмета на корреспондирующих точ­ках обеих сетчаток по­средством рефлекторных

Рис. 12 Гороптер.

актов конвергенции и ак­комодации по отношению к фиксирующему объекту.

Образование одиноч­ного изображения одного предмета на обеих сетчат­ках возможно лишь при тождестве углов зрения обоих глаз благодаря од­новременному возбужде­нию корреспондирующих точек сетчаток.

Плоскостное изображение одиночного предмета при виде­нии двумя глазами возможно благодаря равенству углов зре­ния обоих глаз.

При известных условиях два одинаковых предмета будут видеться как одиночный предмет. Это обычное явление опять-таки имеет место, когда мы рассматриваем в стереоскоп двумя глазами две плоские геометрические фигуры. Когда призмы наводят лучи на соответственные точки сетчатки, предметы перестают двигаться и воспринимаются как одиноч­ный предмет.

Следовательно, периферический механизм плоскостного изображения одиночного предмета в бинокулярном зрении или даже одиночного изображения двух отдельных тождест­венных предметов

 

заключен в одновременном возбуждении корреспондирующих точек сетчатки.

Плоскостное изображение предмета возникает, однако, не только при бинокулярном зрении (обоими глазами), но и при монокулярном зрении (каждым из глаз в отдельности). При бинокулярном зрении это изображение становится более точ­ным и ярким, но качественно не изменяется по сравнению с монокулярным зрением. Тем не менее механизм образова­ния бинокулярного плоскостного изображения сложнее ввиду возникающих оптических рефлексов на раздражение коррес­пондирующих точек обеих сетчаток.

Все сказанное важно для понимания бинокулярного зре­ния, но не объясняет нам механизма рельефного, объемного изображения посредством ощущений глубины видимого про­странства.

Для понимания именно этого механизма важно рассмот­реть те случаи, когда раздражаются несоответственные или диспаратные точки обеих сетчаток. В одном из этих случаев бинокулярное зрение дизассоциируется, т. е. раздваивается, в другом — бинокулярное зрение становится глубинным, по­рождая ощущение объемности и рельефности видимого предмета.

С одновременным возбуждением диспаратных точек свя­заны, таким образом, как двоение, препятствующее целост­ности восприятия даже обоими глазами плоскостного изобра­жения одного предмета, так и глубинность пространственного различения, являющаяся самой сложной формой зрительной ориентации в пространстве. Рассмотрим условия «двоения», или дизассоциации бинокулярного зрения. Расположим две спицы (или карандаша) а и b на горизонтальной линии взора (от средней плоскости головы) с таким расчетом, чтобы рас­стояние от спицы b до спицы а было 15—20 см. При фиксации взором дальней спицы а мы будем видеть ближнюю спицу b. Однако именно эта, не фиксирующая ближний объект, начнет двоиться, причем это двоение будет носить колебательный или мерцательный характер, а именно — левое изображение видится правым, глазом, а правое — левым (см. рис. 13).

Происходит это потому, что изображение от ближней спицы b падает на диспаратные части сетчаток (в левом глазу — влево, а в правом — вправо от центральной ямки сет­чатки). Такого рода двойственные изображения носят поэтому название разноименных.

Двойственные изображения при раздражении диспаратных точек могут быть и одноименными. Они возникают в обрат­ном случае, когда фиксируется ближняя точка, а двоение будет наблюдаться в

 

отношении дальней точки. Продолжим опыт. Будем фиксировать ближнюю спицу b. В поле зрения одновременно находится дальняя спица с, но она будет раз­дваиваться с той или иной степенью разностно. Но характер двоения в этом случае будет иным, а именно — одноименным. Правый глаз будет видеть правое изображение, а левый глаз — левое изображение (см. рис. 14).

В данном случае раздражение, падающее на сетчатку влево от центральной ямки, мы относим к предметам, находя­щимся вправо от фиксируемой точки, и наоборот.

Следовательно, одновременное раздражение диспаратных точек в определенных случаях препятствует образованию плоскостного изображения одиночного предмета. Однако

b,  а  bг

 

Рис. 13. Разноименные двойственные изображе­ния.

а — дальняя спица; в - ближ­няя спица; в_1, в₂ — изображе­ния. I – левый глаз; II - правый глаз.

 

Рис. 14. Одноименные двой­ственные изображения: a - ближняя СПИЦУ; с - дальняя спица: с₁ и с₂ изображения. I – левый глаз; II - правый глаз.

 

«двоение» или двойственное изображение имеет не только периферический механизм в раздражении диспаратных точек обеих сетчаток. Решающее значение имеет корковый меха­низм, проявляющийся в борьбе полей зрения при бинокуляр­ном зрении.

Если мы будем рассматривать в стереоскоп незначительно отличающиеся друг от друга плоские геометрические фигуры, то даже при раздражении корреспондирующих точек обеих сетчаток будет наблюдаться борьба полей зрения, т. е. попеременное торможение то одного, то другого образа. Эта борьба полей зрения будет усиливаться с увеличением контрастности объединяемых в бинокулярном поле зрения фигур.

Если одна из наблюдаемых в стереоскоп фигур более контурирована, чем другая, то более контурированная тормозит впечатление от другой, менее контурированной. Если различны фоны для каждой из наблюдаемых в стереоскоп фигур, то преобладает поле зрения той стороны, где большая конт­растность между светлотой фона и фиксируемой фигурой и т. д.

Нетрудно заметить разницу между двоением одиночного предмета, когда мы одновременно воспринимаем два пред­мета, удаленных друг от друга вглубь, и борьбой полей зре­ния при одновременном видении находящихся в одинаковой плоскости наблюдения. В первом случае человек фиксирует один объект, причем видит его правильно, т. е. как один объ­ект, а раздваивается побочный объект в поле зрения. Во вто­ром случае (в стереоскопе) глаза фиксируют два предмета, хотя бы и подобные, а слияние не происходит вовсе или является временным состоянием потому, что кора головного мозга рефлекторно препятствует неправильному отражению, каким становится одиночное изображение двух раздельных предметов. Работа коры головного мозга и проявляется в форме борьбы двух возбуждений с правого и левого глаза. Столкновение обоих процессов возбуждения порождает торможение в мозговом конце зрительного анализатора контрастные условия усиливают этот процесс взаимного торможения, а вместе с тем по закону положительной индукции тормо­жение одной стороны зрительного анализатора усиливает очаг возбуждения в другой стороне двуединого зрительного анали­затора. Борьба полей зрения и явление двойственности изобра­жения возникают у нормального человека в определенных условиях. За пределами рассмотренных выше условий они не имеют места. Но эти же явления могут возникнуть у нормаль­ного человека под влиянием алкоголя, отравления гашишем, мескалином и другими ядами. Действие этих веществ тормо­зит деятельность коры головного мозга и растормаживает функции нижележащих отделов центральной нервной системы. При общем торможении всей коры, в том числе и мозговых концов зрительного анализатора, происходит дизассоциация бинокулярного зрения. Отсюда можно сделать вывод о том, что нормальное взаимодействие возбуждения и торможения в коре головного мозга есть необходимое условие целост­ности бинокулярного зрения, в том числе и образование еди­ного плоскостного изображения одного предмета. Это положе­ние подтверждается клиническими наблюдениями над людьми с поражениями коры головного мозга (при органических забо­леваниях головного мозга). После тяжелых контузий (ушибов) и коммоций (сотрясений) головного мозга часто наблю­даются явления

 

двоения: с одной стороны — как результат борьбы полей зрения, а с другой — как следствие раздраже­ния не диспаратных, а корреспондирующих точек обеих сет­чаток.

Очевидно, тем большую роль должна играть кора голов­ного мозга в образовании целостного и рельефного (а не пло­скостного) изображения. В этом случае мы имеем не только единый, целостный образ одиночного предмета, но притом и весьма совершенный, так как отражаются как высота и ши­рина, так и глубина, рельефность и объемность предмета.

Если мы будем фиксировать объект а, то объект b, лежа­щий ближе сбоку по сравнению с а, будет раздражать диспа­ратные точки b ₁ и b ₂ (рис. 15). В этом случае диспаратность будет одноименной (так как изображение b падает слева от центральной ямки), и объект b кажется уже не двоящимся, но находящимся ближе и впереди a. Если при этом в поле зрения находится наиболее дальний объект с, то он будет видеться со­ответственно лежащим дальше а и также не будет двоиться. В этом опыте имеют место раздражения диспаратных точек, но несоответ­ствие раздражаемых точек не чрез­мерно, это умеренная диспаратность изображения. Кроме того, в этом случае умеренное несоответствие носит также односторонний харак­тер, так как в обоих глазах раз­дражения падают только на левые или только на правые половины обеих сетчаток.

Умеренная диспаратность раз­дражений обеих сетчаток сочетается с изменением конверген­ции зрительных осей при переносе их с переднего на задний план (или наоборот) видимого предмета. Представим, что перед нами куб, построенный из проволоки с таким расчетом, чтобы можно было свободно обозревать и задний план стерео­метрического тела. Пока мы будем фиксировать передний план, задний план будет двоиться, при переносе конверген­ции на задний план двоение будет отмечаться в отношении Среднего плана. Это двоение, возникающее при переносе кон­вергенции с одного плана на другой, будет устраняться благодаря образующейся в этом процессе временной связи между ощущениями разностности

13 Б. Г. Ананьев

Рис. 15. Одностороннее не­соответствие раздражаемых мест сетчатки  (объяснения в тексте).

расстояния. Ощущение глубины образуется на основе замыкаемых временных связей между умеренным диспаратным раздражением обеих сетчаток и повторяющимся сведением зрительных осей обоих глаз (в пределах до 450 м расстояния от наблюдателя до фикси­руемого предмета). При фиксации дальних объектов умерен­ная диспаратность раздражений сочетается уже не с самими конвергентными установками глаз, а с их следами, сохранив­шимися в условнорефлекторном механизме глубинного ощу­щения.

Ощущение глубины заключается, как можно судить, в отражении разностности расстояния между двумя объектами или между передним и задним планом одного и того же объемного тела. Ощущение глубины видимого пространства представляет собой анализ переднего и заднего плана объекта, т. е. отражение проекционных отношений видимого простран­ства. Будет ли предмет казаться ближе или дальше фиксируе­мой точки (или плана объекта), зависит от знака бинокуляр­ного параллакса. Под бинокулярным параллаксом разумеется кажущееся перспективное смещение рассматриваемого объ­екта, вызванное изменением точки бинокулярного наблю­дения.

Величина угла бинокулярного параллакса определяет относительную удаленность объектов. Но этим не исчерпы­вается еще особенность бинокулярного параллакса. Другой особенностью является положение угла бинокулярного парал­лакса. При височном расположении угла имеет место соответ­ствие меньшей удаленности, при носовом положении — боль­шей удаленности объекта.

Наименьший угол бинокулярного параллакса, образуемый разноудаленными точками, является порогом ощущений глу­бины, по которому определяется абсолютная чувствительность к отражению глубины пространства. Чем меньший угол бинокулярного параллакса может быть ощущаем, тем выше уровень этой чувствительности глубинного зрения.

Однако бинокулярный параллакс и определяемый им порог глубинного

зрения нельзя объяснить периферическими механизмами диспаратности раздражения обеих сетчаток и конвергенцией. Больше того, сами эти явления перифериче­ского порядка обусловлены корковой деятельностью. Об этом свидетельствует, в частности, факт развития глубинного зрения. Дубинская экспериментально установила, что наибольший рост глубинного зрения падает на возрасты от 7 до 15 лет, т. е. на основные возрасты обучения в школе. Развитие наблюдения в процессе обучения, овладение основами геометрического

 

знания, навыками изображения проекцион­ных отношений в рисовании и т. д. впервые активно развивают у детей пространственное зрение. Еще Сеченовым было дока­зано, что пространственное зрение измерительно по своему характеру. Зрительное ощущение глубины пространства неразрывно связано с оценкой расстояния между видимыми предметами, с количественным видением этих расстояний.

Сеченов писал: «Чтобы выучиться этой форме зрения, человек ненамеренно, не сознавая того, что он делает, пускает в ход те самые приемы, которые употребляет топограф или землемер, когда снимает на план различно удаленные от него пункты местности».¹⁵ Вместо угломеров будут использоваться способные вращаться от виска к носу и обратно глаза. При этом человек, подобно топографу, мерит углы между образую­щимися зрительными линиями при конвергенции, но только не градусами, а мышечным чувством, связанным с передви­жением глаз. Точность этих чувственных измерений будет приблизительной, но она неизменно возрастает в процессе упражнения и достигает в конце концов высокого уровня.

Глубинное ощущение — основа глазомера или глазомерной съемки на план воспринимаемого пространственного поля. Бинокулярный параллакс есть «в сущности прием геометри­ческий, только с употреблением менее точного глазомера, чем при съемке местности. Кто верит в непреложность результа­тов геометрического построения, должен будет согласиться, что и в отношении только что разобранного вопроса глаз вос­производит действительность приблизительно верно».¹⁶

Понятно поэтому, что глубинное зрение возникает позже остальных форм зрительных ощущений, на их основе опираясь на уже сложившиеся знания о предметах и их оптических свойствах. Решающую роль в этом развитии играют знания и навыки в области геометрии, а еще ранее этих геометриче­ских знаний и навыков — изображение предмета в трех изме­рениях посредством рисования.

В силу измерительного характера глубинного зрения оно не останавливается в своем развитии на уровне, достигнутом в 15-летнем возрасте. Сравнение данных глубинного зрения подростков и взрослых доктором Коробко ясно говорит о дальнейшем совершенствовании глубинного зрения (см. табл. 3).

С возрастом развивается дальнейшее уточнение функции глубинного зрения, причем в большей степени растет глубин­ное зрение для относительной близи, чем для большей даль­ности, а также больше возрастает острота глубинного зрения в отношении вертикальных объектов, нежели горизонтальных. У

¹⁵ И. М. Сеченов. Избр. философск. и психолог произв., стр. 336

¹⁶ Там же, стр. 338.

 

 

взрослых острота глубинного зрения является наименее (сравнительно с детьми) постоянной величиной. Она является величиной переменной в зависимости от рода трудовой дея­тельности и объективных требований к глубинному зрению. Наибольшего развития глубинное зрение достигает у моряков, летчиков, артиллеристов, т. е. людей, деятельность которых необходимо требует дальномерной точности. В гражданской авиации, на автотранспорте, в производствах области точной механики, автоматики, в сборочных операциях в ряде произ­водств, на текстильном производстве и т. д. в процессе труда высоко специализируется острота глубинного зрения, превос­ходя средние данные.

Таблица 3

Острота глубинного зрения у подростков и взрослых, в процентах (по данным Коробко)

Объекты	Подростки	Взрослые
Вертикальные
Вблизи	90, 1	92, 3
Вдали	87, 6	89, 7
Горизонтальные
Вблизи	83, 01	88, 9
Вдали	80	84, 8

 

Следовательно, глубинное зрение является воспитуемым, формируемым качеством человеческого зрения, имеющим условнорефлекторный характер.

Известно, что анатомическим местом слияния возбуждений, поступающих в кору головного мозга от раздражений точек обеих сетчаток, является четвертый слой коры затылочной области, далее распадающийся на два слоя (IVa , IVb), между которыми находится слой IVb — геннариева полоса. Невроны этой полосы являются связующим звеном для неперекрещи­вающихся волокон зрительного нерва (приходящих в слой IVa) и перекрещивающихся волокон (приходящих в слой IV с). Как можно видеть на рис. 16, в геннариевой полосе свя­зываются оба типа волокон, чем создается возможность кор­ковой реакции возбуждения как от корреспондирующих, так и от диспаратных точек сетчатки.

Большое несоответствие сливаемых возбуждений (напри­мер, волокна а и с₁) вызывает ощущение двух раздельных объектов, но умеренное несоответствие (например, волокна а и b₁) дает коре возможность

судить об относительной удален­ности переднего и заднего плана частей предмета.

Но эти морфологические предпосылки говорят лишь о воз­можности образования механизма глубинного зрения.

Наиболее важно то, что от обоих глаз поступают (в силу диспаратности раздражения) возбуждения неодинакового характера (по частоте нервных импульсов, силе раздражения, скорости проведения и т. д.). Поэтому имеет место не простая суммация возбуждений, а столкновение обоих возбуждений за­тылочной области больших полушарий головного мозга. В коре возникает определенная разность возбуждений в обоих полушариях головного мозга, а следовательно, и разное вза­имоотношение между возбуждением и торможением в этих областях. Следствием является динамическое равновесие между обоими этими

Рис.16. Схема подразделений четвертого слоя

коры мозга  в области борозды птичьей шпоры

(объяснения в тексте).

процессами в зрительном анализаторе, выражающемся в борьбе полей зрения, в непрерывных пере­ходах от двоения к глубинному ощущению и обратно и т. д.

В отличие от господствующего в физиологической оптике направления, объясняющего глубинное зрение лишь перифе­рическими причинами, Ухтомский считал факты глубинного зрения «типичными условнорефлекторными реакциями».

Устанавливаемая прочная связь между ощупыванием ру­кой контура и объема (переднего и заднего плана особенно) предметов внешнего мира и перемещением вслед за движе­ниями ощупывающей руки движений самих глаз носит услов­норефлекторный характер. С раннего детства замыкается прочная связь между движениями рук и движениями глаз; на основе этой связи ребенок учится пространственно видеть.

 

Затем уже и без движений ощупывающих рук ребенок на­учается связывать зрительные ощущения и движения самих глаз.

В глубинном ощущении обнаруживается типичное прояв­ление замыкающихся временных связей между осязатель­ными, зрительными и моторными ощущениями. Следователь­но, глубинное зрение в своей основе имеет синтез ряда ощу­щений, обеспечивающий возможность анализа расстояний, объемности и рельефности видимых тел.

Необходим длительный путь развития временных связей для того, чтобы от осязательно-зрительно-двигательного отра­жения глубины пространства человек мог перейти к собствен­но-зрительному распознаванию расстояний между предметами в поле зрения. Затем на этой условнорефлекторной основе воз­можно воспроизведение третьего измерения даже при вос­приятии плоскостного изображения (в стереометрии или в осо­бенности при восприятии изображенной на картинах перспекти­вы). Пространственное зрение, имея в своей основе глубинные ощущения, ими не ограничивается. Исключительную роль в пространственном зрении играет связь, устанавливаемая между всеми тремя измерениями пространства (высотой, ши­ротой, глубиной). Эта устанавливаемая временная связь между основными пространственными координатами определяет сле­дующие три основных порога пространственного видения: 1) видение на расстоянии нерасчлененного пятна, контуры которого расплывчаты и сливаются с окружающим фоном (по­рог нерасчлененного видения, или minimum visibile), 2) рас­члененное видение на расстоянии промежутка между двумя объектами и вычленение контура предмета относительно к окружающему фону (порог расчлененного видения, или mi­nimum separabile), 3) узнавание предмета, т. е. определение его качества, назначения, сходства и различия с известными по опыту другими предметами (minimum cognoscibile).

В процессе наблюдения за видимыми предметами в прост­ранстве один порог сменяется другим. Таким образом, наблю­дая, человек все глубже и точнее познает предметы в их пространственных соотношениях. Смена порогов пространст­венного видения в процессе наблюдения свидетельствует о пе­реходе от ощущений к восприятиям в едином процессе, о постепенном усложнении и уточнении процесса чувствен­ного отражения действительности. Для анализа зрительных ощущений особенное значение имеет характер и скорость пе­рехода от нерасчлененного к расчлененному видению предме­тов. В пределах minimum separabile происходят многообраз­ные и сложные изменения зрительных образов. К ним относятся,

как показала Александрова, изменения соотношений между пространственными координатами вычленяемого из окружающего пространства предмета. Вычленение верха и низа, правой и левой сторон, отдельных частей происходит неравномерно. В каждом случае человек заново устанавли­вает связи между этими сторонами и пространственными координатами предметов в его отношении к фону и к самому наблюдателю.

В динамике зрительных ощущений в процессе простран­ственного видения отражается координатная система пред­мета и его пространственных связей. Изменение зрительных ощущений в процессе перехода от одного порога к другому зависит от угла зрения. С увеличением угла зрения ускоряется процесс адекватного отражения предмета.

Психология обязана Сеченову тем, что он впервые с ма­териалистических позиций объяснил процесс пространствен­ного видения. В отличие от идеалистов-физиологов и психо­логов, исходивших из того, что пространство есть будто бы ка­тегория сознания, которая привносится во внешний мир, орга­низуя «хаос» его явлений, Сеченов принимал положение о том, что пространство не измышляется человеческой голо­вой, не конструируется сознанием, а объективно существует, отражаясь в сознании параллельно зрением и осязанием.

Отражение предметов неразрывно связано с отражением их пространственных признаков и отношений, а пространствен­ные отношения не существуют вне материальных тел, которые относятся друг к другу в виде системы пространственных коор­динат. Любое восприятие предмета как совокупности зритель­ных ощущений всегда включено в процесс пространственного видения. Исходным моментом отражения предмета является, по Сеченову, контур предмета, т. е. отделенность по известным граням от окружающего фона; однако контур характеризует не только данный предмет, но и его пространственное отноше­ние к другим предметам. Форма предмета (особенно сораз­мерность или несоразмерность составляющих его частей, сим­метричность или несимметричность их расположения), вели­чина предмета, положение в пространстве (по отношению к вертикальной и горизонтальной плоскости), соотношение в предмете переднего и заднего плана, вообще всех трех изме­рений пространства и т. д. неразрывно связаны с телесностью самого предмета (качеством поверхности, строением, формами вещества, весом, формой движения и т. д.).

Поэтому пространственное зрение есть не только отраже­ние пространственных отношений между предметами, но и пространственных признаков самого предмета.

Смена порогов пространственного видения показывает постоянное приближение процесса отражения к действитель­ности в зависимости от объективных условий. Одним из них является изменение угла зрения, влияющего на динамику про­странственного видения, связанного с движением тел в про­странстве, с перемещением наблюдаемого объекта или самого наблюдателя с целью выбора наиболее удобных позиций на­блюдения и одновременно фиксируемого объекта и наблюда­теля.

 

В связи с фактором движения тел в пространстве, в про­странственном видении явственно выступает и фактор време­ни., так как прохождение пути в пространстве осуществляется во времени. Особенно большое значение в пространственном видении летчиков, моряков и других имеет, как подчеркивает Коробко, именно фактор времени ввиду необходимости срочно соотносить необходимое действие (управление самолетом, ко­раблем, прицелом орудия и т. д.) с устанавливаемым зрением пространственным положением объектов. Важность подобной срочности условнорефлекторных реакций в условиях ориенти­ровки в пространстве подчеркивал Ухтомский.

Для построения плоскостных и объемных изображений весьма важно направление пространственного видения. На­правление определяется как местом его изображения на сет­чатке (в поле зрения), так и положением нашего тела, головы и глаз по отношению к окружающим нас предметам внешнего мира.

Для человека характерно вертикальное положение его тела (при ходьбе, работе, стоя и сидя) по отношению к гори­зонтальной плоскости земли. Это положение, созданное обще­ственно-трудовой природой человека, является исходным для определения направления, в котором человек распознает окружающие предметы.

Характерно, что на пороге расчлененного видения человек прежде всего вычленяет в контуре верх фигуры, от которой дифференцирует правую сторону фигуры, а затем ее основа­ние. Но так происходит не только в образовании плоскост­ного изображения. В процессе образования рельефного, объ­емного изображения имеет большое значение большая острота глубинного зрения для близи и дали по вертикали, а не гори­зонтали. В связи с этим понятно, какую большую роль в про­странственном видении играют не только кинестетические ощущения движений глаз и движений ощупывающих рук, но и всего тела (ощущение равновесия или положения тела, т. е. статическое ощущение). Роль этих ощущений в пространст­венной ориентировке впервые была установлена крупным рус­ским ученым Бехтеревым. В дальнейшем Ухтомский показал, как образуются временные связи между общими установками тела по

 

отношению к горизонтальной плоскости и установками: самих глаз при фиксации объекта в пространстве.

В нашей лаборатории получены интересные данные, под­тверждающие это положение об исходной роли вертикального положения для определения визуального направления в про­странственной ориентации. Голубева показала, что простран­ственная ориентация у ребенка на первом году жизни связана с постепенным переходом ребенка от лежачего (горизонталь­ного) положения к вертильному положению (первоначально при положении сидя и стоя, а затем особенно при ходьбе). С этого момента ребенок начинает быстро и точно ориентиро­ваться в пространстве и владеть установками не только рук, но и глаз.

Показательны данные Вороновой, полученные методом условных рефлексов при изучении детей с поражением опорно-двигательного аппарата. Объектом изучения были дети: 10—12 лет, до лечения лишенные способности свободно пере­двигаться из-за этих поражений, лежавшие длительно в по­стели и крайне ограниченные в практическом овладении окру­жающим пространством. У этих детей вырабатывался условно-сосудистый рефлекс, причем условным раздражителем явля­лось пространственное положение сигнала. Оказалось, что эти дети легче дифференцируют качество сигналов (например, белый и красный цвет), нежели пространственное положение сигнала одного и того же цвета.

Дифференцировка пространственного положения сигналов давалась им нелегко, очевидно, в силу ограничения практи­ческой ориентации в пространстве.

В I серии вырабатывалась дифференцировка сигналов на правое и левое направление, во II серии — на верхнее и ниж­нее направление. Результаты опытов показали, что для этих: детей значительно более трудным делом явилась дифферен­цировка не по горизонтали (левое — правое), а по вертикали (верх — низ).

Для человека, развивающегося нормально, практически овладевающего пространством в процессе ничем не ограничен­ного передвижения, развитие действительно идет от верти­кального направления видения к горизонтальному.

У детей с поражением опорно-двигательного аппарата и ограничением практического опыта овладения пространством развитие идет в обратном направлении — от горизонтального, направления к вертикальному.

Итак, на развитие пространственного видения влияет не только обучение и измерительная практика, не только взаимо­действие зрения и деятельности, но и пространственное поло­жение самого человеческого тела в окружающем его мире.

 

ГЛАВА V

СЛУХОВЫЕ ОЩУЩЕНИЯ

Звук и слух

 

Звук является одним из моментов взаимодействия различ­ных тел с различной средой. Природа звука вообще непонятна вне взаимодействия тел и явлений внешнего мира.

Предмет является источником звука постольку, поскольку он приходит в колебательное состояние и движение под дей­ствием движущейся упругой среды, его окружающей. Возник­шая в результате этого взаимодействия звуковая волна рас­пространяется в условиях данной среды, отражая эти условия, равно как и среда отражает звуковые волны тем или иным способом. Лишь благодаря взаимодействию звучащего тела и данной физической среды звук воздействует на слуховой ре­цептор, превращаясь в нем в нервный процесс, а затем в слу­ховом анализаторе в слуховое ощущение.

Слуховые ощущения представляют собой высший анализ звуковых волн различной частоты колебаний (высота звука), амплитуды колебаний (сила звука), формы звуковой волны (тембр звука). Все явления слуховых ощущений, следова­тельно, связаны с особенностями звуковых волн, возникающих вследствие колебаний источника звука в упругой среде. Эти колебания вызывают возмущение этой среды, которое распро­страняется в зависимости от ее природы. Акустика, т. е. раз­дел физики, изучающий природу звука, рассматривает звуко­вую волну как процесс постепенного возмущения в упругой среде, а область пространства, в которой происходит этот про­цесс, называется звуковым полем. Звуковая волна зависит от того, однородна или неоднородна материальная масса тела и среды, т. е. от характера ее молекулярного состава, а следовательно, от плотности и упругости движущихся материальных масс. Меньшая плотность среды является вместе с тем большей ее упругостью, благоприятствующей распространению звуковых волн,

 

т. е. импульсов колеблющихся (вибрирующих) тел. Упругость, эластичность, гибкость, т. е. подвижность тел и среды способствует передаче звука, так как толчок, пере­данный одному ее концу, скорее передается на другой.

При исследовании скорости распространения звука в дан­ной среде определяющим моментом является соотношение ее упругости и плотности. В твердых и жидких телах скорость звука большая, нежели в газообразных, вследствие более бла­гоприятного соотношения в них упругости и плотности. При относительном постоянстве атмосферного давления упругость остается почти неизменной на определенном уровне, в то время как плотность изменяется в зависимости от темпера­туры. Жидкие и газообразные тела обнаруживают изменения плотности в зависимости от незначительного колебания тем­пературы, расширяясь от повышения ее и сжимаясь от пони­жения температуры. При расширении тела от повышения тем­пературы масса вещества распределится на новый, больший объем, а следовательно, плотность его уменьшится. Поэтому распространение звуковых волн в воздухе зависит от темпера­туры среды. Лишь звукопроводность твердых тел не изменяет­ся под влиянием температурных изменений до тех пор, пока не изменится само состояние вещества.

Из всего этого ясно, в какой степени звуковая волна зави­сит от строения вещества тела и соотношения Плотности и упругости звукопроводной среды. Материальность звука есть производное от материальной природы тела — источника звука и материальной среды.

Это производное, т. е. звуковая волна, изменяется по час­тоте колебаний (длине волн), размаху колебаний и их форме.

При равенстве температурных условий скорость звука остается величиной постоянной. При 0°С звук проходит в 1 сек приблизительно 330 м. С повышением температуры на 1° ско­рость увеличивается на 0,6 м. Постоянной скоростью распро­странения звука принято считать 342 м в 1 сек при темпера­туре в 20°С. Ветер ускоряет или замедляет скорость звука в зависимости от направления. Поэтому, когда скорость ветра складывается со скоростью звука, звуковые волны преломля­ются к земной поверхности, а когда скорость ветра противо­действует скорости звука, звуковые волны отклоняются от земли вверх. Многие явления при передаче звука на большие расстояния объясняются отклонением волн от прямолиней­ного направления вследствие неоднородности атмосферы. Сни­жение слышимости определяется относительным затуханием звуковых волн вследствие внутреннего трения (вязкости газа) и изменения теплопроводности. Вследствие поглощения волн амплитуда их уменьшается по мере распространения (т. е. сила звука уменьшается).

 

Вместе с вязкостью среды на зату­хание звуковых колебаний оказывает большое влияние изме­нение частоты звуковых волн. По мере возрастания частоты колебаний длина волн, а следовательно, расстояния между сгущениями и разряжением в волне уменьшаются.

Расстояние между двумя сгущениями и разряжением рав­но 342 м, а величина 393 мм называется длиной волны.

Высоким звукам соответствуют более короткие волны, низ­ким звукам — более длинные волны. Длина волны с частотой R . 100 кол/сек равна 340 см, длина волны с частотой в 500 кол/сек равна 69 см, а для частоты 4000 кол/сек будет равна 8,6 см. Чем больше колебаний в секунду, тем короче длина звуковой волны. Следовательно, высота звука опреде­ляется числом колебаний.

Человек ощущает слухом, т. е. адекватно отражает частоту колебаний волн от 16—20 до 20000—22000 колебаний (почти на протяжении 11 октав). Диапазон слухового различения зву­ковых волн значительно больший, чем световых волн. В этом обстоятельстве заложена одна из причин исключительного сигнального значения звуков для эволюции приспособления животных организмов к среде.

Звуковая волна представляет собой периодическое уплот­нение и разряжение воздуха. При этом в поступательном дви­жении воздушной звуковой волны отдельные частицы воздуха совершают полные колебательные движения, передающиеся от одной частицы звуковой волны к другой. Звуковые волны рас­пространяются (расширяются) сфероидально, т. е. шарообраз­но. Поэтому звук можно слышать со всех сторон (сверху, снизу, спереди, сзади, с правой и с левой стороны). Эта форма распространения звука делает звук одним из наиболее силь­ных внешних воздействий на животный организм. Звук принадлежит к числу сильнейших, хотя и кратковре­менно действующих безусловных раздражителей, а именно — раздражителей безусловного ориентировочного рефлекса, вы­зывающего специфическую двигательную реакцию поворота головы, перемещения тела и т. д. Сила звукового раздражителя при прочих равных условиях изучения условнорефлекторной деятельности сильнее действия силы световых раздражителей (Макарычев).

Сила звука заключается в амплитуде колебания источника звука (определенного тела) и соответственно частиц среды, проводящей звук. На число колебаний в единицу времени из­менение амплитуды не влияет. Однако при увеличении ампли­туды колебаний возрастает энергия колебаний, с чем связано большее воздействие их на органы слуха.

 

Силу звука измеряют количеством энергии, которую при­носят звуковые волны в единицу времени на единицу поверх­ности, перпендикулярную к направлению распространения волны. Единицей силы звука считается 1 эрг/сек см².

Звуковые волны по мере движения в пространстве теряют в интенсивности, так как импульс, вызвавший звуковую волну, обладает определенным запасом энергии, погашаемым сопротивлением среды, в которой он действует. Чем меньше расстояние между источником звука и органом слуха, тем больше амплитуда колебаний воздушных частиц, воздейст­вующих на него (тем сильнее ощущение звука). Характерным именно для звука и его силы является резонанс в двух его разновидностях: совибраций и созвучий.

Вибрации некоторых источников звука не могут передаться настолько большим массам воздуха, чтобы вызвать ощущение звука большой силы. Если эти слабо звучащие тела (напри­мер, слабо звучащий камертон) соединить с большими по­верхностями, которым передаются эти вибрации, то вибра­ции этих больших поверхностей (например, волокон де­ревянного стола) усиливают малые вибрации слабого звуко­вого источника, усиливая его звук. Тела сложной формы и структуры (массы воздуха значительных объемов, твердые тела волокнистого строения и т. д.) способны вибрировать разнообразно, но соответственно звукам раз­личной высоты. Но вибрация не превращается в звуча­ние, а лишь усиливает звучание источника (совибраций). Звучащие резонаторы (струны, пластинки, мембраны, трубки и т. д.) отвечают на вибрации, соответствующие их строю, собственным звучанием. Следовательно, сила звука во многих случаях зависит именно от передачи ви­брации звучащего тела другому вибрирующему или вибриру-юще звучащему телу в окружающей среде.

Резонаторы усиливают энергию звуковой волны, амплитуду ее колебаний, тем самым способствуя усилению слухового ощущения. Сила звука зависит также от преломления звуко­вой волны (при переходе из одной среды в другую, с непарал­лельными плоскостями), от отражения звука (от изогнутой поверхности среды звук отражается подобно свету в условии вогнутого зеркала, т. е. собирается в фокусе данной изогну­той поверхности). В некоторых случаях отраженная волна усиливает самый звук (в больших пустых помещениях) и вы­зывает особую разновидность резонанса, так называемое крат­кое эхо.

Звуки характеризуются, кроме скорости, частоты колеба­ний и длины волны, силы или амплитуды колебаний, также и формой колебаний.

То или другое сочетание частичных колебаний источника звука (род колебаний) определяет форму колебаний, от ко­торой зависит тембр звука. Форма колебаний, следовательно, выражает внутреннее сочетание частичных колебаний всех от­дельных моментов звуковой волны. Когда колебания звуча­щего тела периодичны, т. е. промежутки времени для всех отдельных колебаний неизменно одинаковы, то получается му­зыкальный звук, если же они происходят в неравные проме­жутки времени, то имеет место шум.

Звуковое колебание носит характер синусоиды с периоди­ческим повышением и понижением кривой колебания.

Подобные «простые звуки» входят в состав музыкальных звуков и называются частичными тонами. Взаимодействие периодических колебаний частичных тонов образует тембр музыкального звука или тона. Шумы образуются, напротив, либо из неправильных периодических колебаний, либо из сложной совокупности непродолжительных периодических ко­лебаний.

Основное значение в музыке имеют гармонические частич­ные тоны, число колебаний которых в целое число раз больше числа колебаний первого (исходного) частичного тона. Так, если первый частичный тон имеет 100 кол/сек (или герц), «то второй — 200, третий — 300 и т. д. Если высота звука опреде­ляется частотой колебаний первого тона, то форма колеба­ний, определяющая тембр звука, состоит из соотношения между числом и относительной силой всех частичных гармо­нических тонов данного музыкального звука.

Анализ формы колебаний звука показывает, что внутри отдельного звука имеет место сложное взаимодействие коле­баний отдельных моментов звуковой волны. Тем более слож­ным и определяющим является взаимодействие колебаний при слиянии звуков, различное для разных интервалов («проме­жутков») между расстоянием одного звука до другого по вы­соте, или частоте колебаний в 1 сек. Интервал представляет собой отношение чисел колебаний одного звука к другому. Так, например, на скрипичных струнах звук mi есть вторая ступень от 1а, а интервал между ними соответственно равен 652 1/2: 435, т. е. относится как 3: 2. Это будет отношение числа колебаний, составляющее интервал кварты. Большее число колебаний относится к более высокому звуку. На этом при­мере видно, что в то время, как 1а успевает сделать два коле­бания, mi успевает делать три колебания. Наибольшее слия­ние дают звуки, отношения чисел которых выглядят как 2: 1 (октава) и 3:2 (квинта). Созвучия с наибольшим слиянием называются консонансами, созвучия с меньшей слитностью тонов называются диссонансами, т. е. неблагозвучием.

 

Взаимодействие звуков выражается, следовательно, в отношении чисел колебаний различных звуковых волн.

Итак, звуковые волны характеризуются скоростью, часто­той колебаний и длиной волны, амплитудой и их формой, а также соотношениями частот колебаний.

Но звуки протекают не только одновременно, в виде аккор­да в данный момент, но, что особенно для них характерно, последовательно друг за другом. Длительность звучания, а также временные промежутки между звуками влияют на про­цесс слушания.

«Если на слух человека падает какой-нибудь звук, напри­мер музыкальный тон, — писал Сеченов, — то человек чрезвы­чайно легко определяет его продолжительность и характери­зует это словами: звук отрывистый, протяжный, очень долгий и пр. Ощущение звука имеет вообще характер тянущийся: это значит, что слух обладает способностью ощущать явление звука конкретно, и вместе с тем он сознает, так сказать, каж­дое отдельное мгновение его. Слух есть анализатор вре­мени». Посредством слухового анализа продолжительности звуковых воздействий происходит дробление отдельных фаз звука, то нарастающего, то снижающегося по силе, то изме­няющего периоды и колебания.

Отражаемые слухом качества становятся сигналами вре­менных признаков и отношений, воздействующих на сложный организм животного и человека звучащих тел и упругой среды распространения звука.

Как мы видели, звук не существует без тела — источника звука — и вибрации окружающей среды. Поэтому звук для животного организма и человека есть признак определенных предметов внешнего мира и определенных свойств звукопроводной среды, является сигналом того или иного явления предметной действительности.

Наконец, нельзя не отметить, что звучащее тело занимает определенное место в материальном пространстве, а распро­странение звука в разных направлениях носит пространствен­ный характер. Слуховые ощущения производят также анализ пространственного положения источника звука и направления движения звуковой волны. По звуку мы судим о местоположе­нии звучащего тела и определяем направление звука.

Подобно тому как свет, освещая предметы внешнего мира, превращает их в сигналы для жизнедеятельности животных и человека, так и звук обнаруживает для организма на извест­ных расстояниях от него существование определенных предме­тов и влияний внешнего мира. Этим предметным и

1 И. М. Сеченов. Избр. философск. и психолог. произв., стр. 127.

временнопространственным характером звука и объясняется его биоло­гическая роль. Первоначально она заключается в том, что звук вызывает безусловный ориентировочный рефлекс живот­ного в виде закономерно повторяющегося движения пово­рота тела к источнику звука, как на это обратил внимание Павлов в самых ранних опытах.

Не случайно подчеркнуто здесь безусловнорефлекторное действие сильных звуков, так как они обладают и наибольшей энергией вибрации, характеризуются и большим механическим давлением вибрирующих масс воздуха на слуховой рецептор.

SO WO ZOO 500 1000 2000 5000 10000 20000 Частота,8г

Рис. 17. Область слуховых ощущений и кривые равной громкости.

Не случайно очень сильные звуки перестают действовать специфически звуковым образом на ухо, т. е. не порождают в нем слуховых ощущений, а, оказывая механическое воздей­ствие на ухо, вызывают в нем осязательно-болевые ощущения.

Напротив, не очень сильные и слабые звуки превращаются в сигналы внешних предметов, необходимых для осуществле­ния пищевого обмена организма с внешней средой.

Развитие слуха у человека определилось условнорефлекторными механизмами замыкания связен между звуковыми свойствами вещей и явлений и основными функциями его жиз­недеятельности как общественного существа.

Как указывалось раньше, человеческий слух характеризует­ся сравнительно большим диапазоном различения частот колебаний звуковых волн. Слышимые человеком звуки зани­мают фундаментальное место среди всех звуков. Границей

слышимых звуков в отношении низких звуков является гра­ница инфразвуков, а в отношении высоких звуков — граница ультразвуков, уже не ощущаемых человеческим мозгом, но оказывающих физиологическое действие на органы человека. Общий «спектр» звукового ряда изображен на рис. 17.

Более важным, нежели широта различения звуков челове­ком, представляется качественный характер этого различения в пределах слышимых звуков. Обращает на себя внимание, что центральное место в диапазонах слышимых звуков зани­мает зона звуков человеческой речи. По мере удаления от этой

10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 20000 100000 кал/сек

        Высота тона

Рис. 18. Распределение зон слуховых ощущений в пределах

слышимых звуков.

 

зоны слуховые ощущения человека становятся менее точными, требуют большей специальной дифференцировки и упражне­ний (рис. 18).

Обращает на себя внимание исключительное положение звуков речи в зоне ясного слышания. Как это ни странно, но долгое время в акустике, физиологии и психологии считалось, что основу культурного развития человеческого слуха состав­ляет музыкальный слух. Действительно, музыкальный слух сыграл и играет исключительную роль в очеловечении слуха, в расширении границ человеческого слуха. В этом смысле Маркс и назвал человеческое ухо «музыкальным ухом», по­зволяющим точно отражать гармонические отношения звуков, овладеть природой звука и эстетически воспроизводить зву­ковые соотношения с целью художественного, образного по­знания объективной действительности.

Но музыкальный слух человека не представляет собой про­стого эволюционного продолжения развития слуха высших

14 Б. Г. Ананьев

животных. В отношении малых интенсивностей звуков, а так­же вычленения частичных тонов из сложного музыкального звука собака оставляет далеко позади себя человека. У быка или тушканчика величина и соотношение частей слухоразличительного органа, так называемой улитки, весьма благопри­ятна для дифференцировки по высоте, т. е. для звуковысотного слуха. Тем не менее у собаки, тушканчика и быка нет музыкального восприятия. Нетрудно установить, что музыкальность человеческого слуха является не причиной, а след­ствием качественно своеобразного характера человеческого слуха, связанного со звуковой природой языка как основного средства общения. Речевой слух, помимо своего прямого, жиз­ненного назначения обслуживать общение между людьми, оказался важнейшей опорой для: а) развития музыкального слуха, б) развития пространственно-предметного слуха и в) различения по звуку временных признаков и отношений между явлениями внешнего мира.

Музыкальный слух человека возник вместе и на основе музыки как формы искусства художественного отображения внешнего мира. В истоках музыки лежит использование воз­можностей человеческого голоса и речи.

Но как бы ни было велико значение музыкального слуха для расширения и уточнения слуховых ощущений человека, музыкальный слух не является первоосновой человеческого слуха, какой является речевой слух, и не исчерпывает всего многообразия и применения человеческого слуха. Ухтомский справедливо отметил, что «более или менее явный пред­рассудок— усматривать в музыкальном восприятии глав­ную функцию слухового рецептора. Это предрассудок чело­века, и в особенности городского человека. В натуральных, условиях работа слуха направлена в особенности на задачу восприятия более или менее низких шорохов и шумов, по ко­торым можно было бы достаточно ориентироваться в расстоя­ниях и направлении источников звучаний»² (курсив наш. – Б. А.). Что именно эта функция распознавания по звукам ка­честв предмета и его упругой среды, расстояния и направле­ния имеет огромное значение, показывает путь развития аку­стической техники, обслуживающей разнообразные нужды производства и других явлений общественной жизни.

Естествоиспытатели лишь «прикладывали» музыкальную акустику к анализу речевого слуха (особенно к гласному со­ставу речи). Между тем сама музыкальная акустики есть про­дукт развития звукового языка, речи и речевого слуха. Лишь в связи с центральным положением речевого слуха в человеческом слухе

2 А. А. Ухтомский. Собр. соч., т. IV, стр. 196.

вообще можно понять исключительную и особую роль слуха в человеческой жизни. Заслугой Ухтомского является выдвижение в центр физиологической акустики именно этого момента. «... Мы можем признать, — писал Ухтомский, — что слух — важнейший из органов чувств чело­века. Именно он в особенности помогает человеку стать тем, что он есть. Дело тут не в музыке, и не в гармониях, и не в психологических «переживаниях» слуховых впечатлений. Ве­ликая область музыки, гармоний и их творческого восприятия человеком составляет ...относительно узкую и изысканную провинцию среди обширных, прозаических, суровых и боевых задач акустического восприятия как важнейшего, дальновиднейшего и ведущего органа рецепции и распознавания среды на расстоянии в пространстве, времени и истории. На слух у человека ложится исключительная и ответственейшая прак­тическая задача, уходящая далеко из границ физиологии, за­дача служить опорой и посредником в великом деле Органи­зации речи и собеседования».³

Коренная связь слуха с речью, речевая обусловленность человеческого слуха представляется особо важной для пони­мания механизма слуховых ощущений. Лишь речевой слух и мышечные ощущения речедвигательного аппарата являются одновременно составной частью как первой, так и второй сигнальной систем высшей нервной деятельности человека. Это положение необходимо иметь в виду при специальном изучении слуховых ощущений.

Слуховой рецептор

Органом слуховых ощущений является слуховой или звуковой анализатор. Превращение энергии звуковых раздраже­ний в нервный процесс осуществляется слуховыми рецепто­рами.

Слуховой аппарат, способный анализировать колебания материальных частиц, возник у позвоночных животных с переходом к наземному существованию. Он развился как придаток к органу равновесия сначала в виде «внутреннего уха», к которому у амфибий прибавились элементы «среднего уха», a затем и наружное ухо (начиная с рептилий). В последующем ходе эволюционного развития имело место обратное соотно­шение — перестройка внутреннего уха в зависимости от при­способления наружного и среднего уха к звуковым колеба­ниям внешней среды. Так, филогенетически сложились три основные части слухового рецептора: 1) наружное (внешнее) ухо, 2) среднее ухо и З) внутреннее ухо.

³ Там же, стр. 220.

Неразрывная связь и взаимодействие этих трех частей слу­хового органа чувств составляет процесс трансформации зву­ковых колебаний в нервный процесс. Можно считать, что на­ружное и среднее ухо являются звукопроводящими механиз­мами (подобно светопреломляющим средам глаза), а первич­ный анализ звуков на периферии осуществляет внутреннее ухо, точнее улитка с ее основной мембраной (подобно свето– и цветочувствительному прибору сетчатки). Наружное ухо у человека состоит из ушной раковины и наружного слухо­вого прохода.

Физиологическое значение ушной раковины состоит пре­имущественно в улавливании направления звука, т. е. стороны, откуда звук слышится. У многих млекопитающих ушная ра­ковина очень подвижна благодаря системе мышц, двигающих ухо в целом. У человека ушная раковина практически непо­движна, а соответствующие мышцы представлены пережиточ­ными остатками. С переходом к вертикальному положению и с высшим развитием мышц, определяющих напряжение го­ловы и ее движений по сторонам, исключительное значение приобрело развитие коры головного мозга в создании состоя­ния «оперативного покоя», т. е. способности активно поддер­живать неподвижность наблюдателя в среде. Как подчерки­вает Ухтомский, такая способность связана с развитием про­цесса торможения. Поэтому не случайно, что у ребенка в пер­вые месяцы жизни реакции на звук вызывает не только дви­гательное возбуждение (безусловный ориентировочный реф­лекс), но все больше и больше двигательное торможение на звуковой раздражитель.

Несмотря на то, что ушная раковина у человека находится в состоянии редукции (обратное развитие органа в сторону его упрощения), она выполняет определенную роль отража­теля или рефлектора звуковых волн. Особо нужно подчерк­нуть значение этого рефлектора для определения человеком направления слышимых звуков. Если вставить в слуховые про­ходы стеклянные трубочки с целью исключить роль ушных раковин в проведении дальних звуковых масс, то окажется, что человек будет крайне затруднен в определении направле­ния движения этих масс.

Наружный слуховой проход человека представляет корот­кую трубку (около 2,5 см), выстланную изнутри кожей, в кото­рой находятся волосы и особо измененные трубчатые железы, выделяющие «ушную серу». Трубка наружного слухового прохода доходит до барабанной перепонки.

Наружный слуховой проход вместе с частями среднего уха обеспечивает в широких пределах физическое воспроизведе­ние звуковых частот, приносимых колебаниями внешней воздушной среды. В среднем ухе происходит первичная обработ­ка звуковых колебаний, а именно амплитуды колебаний ста­новятся более умеренными, т. е. энергия звука частично по­глощается, но зато увеличивается напряжение отдельных ко­лебаний, составляющих звук.

 

Среднее ухо состоит из барабанной перепонки и кинемати­ческой цепи трех слуховых косточек: молоточка, наковальни и стремечка. Барабанная перепонка состоит из соединитель­ной ткани в форме конуса с эллиптическим основанием в сто­рону внешнего слухового прохода и вершиной внутри среднего уха. Эта форма и вершина конуса в самом среднем ухе спо­собствуют собиранию звуковых колебаний в известный фокус. Ткань барабанной перепонки состоит из расходящихся (ра­диальных) волокон и круговых скреплений (циркулярные во­локна). Барабанная перепонка характеризуется высокой под­вижностью, упругостью и прочностью. Радиальные волокна расположены во внешнем слое (к внешнему уху) циркуляр­ные — во внутреннем слое (к внутреннему уху).

Для барабанной перепонки характерно низкое звуковое сопротивление давлению в определенном диапазоне частот 700—800 гц, т. е. сходство с величиной сопротивления воздуха. Собственный тон барабанной перепонки соответствует ча­стоте 800—900 гц. В остальном она пассивно передает коле­бания.

Звуковые волны, падающие на барабанную перепонку, вы­зывают в ней колебания, которые в измененном цепью слу­ховых косточек виде передаются во внутреннее ухо. Молото­чек вплетен в ткань барабанной перепонки, тогда как стре­мечко своей расширенной частью запирает «овальное окошко» на границе среднего и внутреннего уха. Между ними встав­лена наковальня, короткий отросток которой прикреплен к стенке барабанной полости, а длинный сочленяется со стре­мечком. Три слуховые косточки составляют единую кинема­тическую цепь, действующую как единый упругий коленчатый рычаг посредством системы мышц. Размахи малого плеча этого рычага (у стремечка) в 1,5 раза уменьшены по сравне­нию с размахами большого плеча (у барабанной перепонки). Уменьшенные амплитуды, переданные наковальней стремечку, сопровождаются соответственно увеличенными силами толч­ков стремечка посредством его подножья в овальное окно. Мышцы среднего уха рефлекторно регулируются кохлеарным нервом. Благодаря управлению мышцами слуховых косточек со стороны головного мозга их кинематическая цепь представ­ляет собой «не какой-нибудь единственный механизм, но мно­гое множество переменных механизмов, последовательно сме­няющих друг друга последовательным же торможением предшествовавших механизмов».⁴ Рефлекторная регуляция пере­даточной системы для звуковых колебаний

среднего уха обес­печивает адаптационные установки слуховых органов на раз­личные силы звуков. Приборы среднего уха способствуют поглощению действующих на слуховой орган чрезмерно сильных звуков в пределах слышимости, а также ультра­звуков.

Уже при ознакомлении со звукопроводящими механизма­ми устанавливается поразительная биологическая приспособ­ленность этих механизмов к проведению отражения и частич­ному поглощению звуковых колебаний. В этих механизмах ухо выступает как акустический прибор, равно как светопреломляющие среды глаза представляют собой совершенный оптический прибор. Но так же как светопреломляющие среды глаза лишь проводят к сетчатке световую энергию, так и звукоприемные среды наружного и среднего уха лишь прово­дят звуковые, колебания к внутреннему уху.

Внутреннее ухо отделено от среднего уха, а два отверстия между ними (овальное и круглое окошки) затянуты перепон­кой, а в овальное окошко довольно плотно входит основание стремечка. В самом внутреннем ухе имеется три промежуточ­ные среды между слухоразличительным органом — перепон­чатой улиткой и цепью слуховых, косточек, проводящих зву­ковые колебания.

Этими тремя промежуточными средами являются: а) перилимфа, б) соединительнотканная оболочка перепончатого лабиринта и в) эндолимфа, в которую погружены слухочувствительные клетки.

Внутри костной улитки находится особая жидкость, перилимфа, а в ней и помещена перепончатая улитка. Колебания, стремечка передаются через перилимфу, но лишь благодаря тому, что круглое окошко с его тонкой упругой перепонкой оказывается при этой передаче слабых колебаний подвижным. Далее звуковые колебания передаются соединительнотканной оболочке перепончатого лабиринта, а затем внутренней жидкости (эндолимфе), в которую погружены слухочувствительные клетки.

Главной частью внутреннего уха является канал перепон­чатой улитки, в которой оканчиваются волокна слухового нерва. Если выпрямить этот канал, закрученный в 23/4 обо­рота, то проход этого канала имеет в длину 31—33 мм, диа­метр его у основания равен нескольким миллиметрам, у вер­шины около 1 мм. Проход этот разделен по всей длине на две части костной перегородкой (в большей части поперечника) и гибкой перепонкой, основной мембраной (на меньшем протяжении). Параллельно и вблизи от основной мембраны идет вторая мембрана, текториальная, или Кортиева. Окон­чания нервных клеток, расположенные

⁴ А. А. Ухтомский. Собр. соч., т. IV , стр.209.

в утолщении основ­ной мембраны, вблизи текториальной мембраны, имеют тон­чайшие волоски («волосатые клетки»), соприкасающиеся с текториальной мембраной при колебаниях.

На основной мембране пятью рядами расположено 23500 нервных окончаний.

Основная перепонка, или мембрана, состоит из приблизи­тельно такого же числа упругих волокон, которые часто сравнивают со струнами музыкальных инструментов. Длина этих волокон меняется. Они короче всего в начале улитки, в ее основном завитке (приблизительное 1 мм), а с приближе­нием к вершине улитки длина их постепенно возрастает, доходя до 4 мм. Теория «резонанса» Гельмгольца исходила из пред­положения, что при действии тона определенной частоты ко­леблется не вся мембрана, а только часть ее. С этой точки зре­ния каждое волокно мембраны представляет собой физиче­ский резонатор определенного воздействующего звука, а воз­никающий в улитке самый процесс возбуждения рассматри­вается как подобие физического явления резонанса. В пользу этого предположения говорят некоторые факты. Наиболее важными являются данные Андреева из лаборатории Пав­лова. У собаки были выработаны условные рефлексы на низ­кие и высокие тона. При последующем разрушении основания улитки у собаки исчезли условные рефлексы на высокие тона, я после разрушения вершины улитки исчезли условные реф­лексы на низкие тона. Эти опыты свидетельствуют о том, что первичный анализ частоты колебаний производится улиткой, причем различные части улитки неодинаково разлагают звуки на составляющие их высоту частоты колебаний.

Другим важным фактором в пользу резонансной теории являлось открытие зависимости токов улитки от частоты колебаний. В улитке обнаружены токи, т. е. переменные величины электрических напряжений. Частота этого переменного тока полностью отражает частоту звуковых колебаний, воздейст­вующих на слуховой орган. В токах улитки воспроизводятся частоты до 10000 гц. Оказалось, что когда на ухо действуют звуковые колебания низких частот, электрические явления в улитке имеют место главным образом в области вершины улитки. При действии высоких частот эти явления смещаются к основанию улитки.

Многие ученые пытаются на основании этих фактов дока­зать, что внутреннее ухо и есть анализатор звуков, который лишь уточняется работой коры головного мозга. Между тем эти факты свидетельствуют

лишь о том, что в улитке совер­шается первичный анализ звуков, причем еще совершенно не­достаточный для возникновения сложных по своей природе слуховых ощущений высоты, силы и тембра звука.

Резонаторная теория обособляет орган слуха от слухового анализатора в целом, а поэтому не в состоянии объяснить таких явлений, как определение по звуку расстояния или на­правления движения звуковой волны, отражение формы коле­баний и т. д. Эта теория исходит из положения о том, что в улитке имеются раздельные и независимые друг от друга резонаторы для различных звуков. Но имеются факты, доказывающие связь и взаимодействие волокон основной мем­браны. Прежде всего таким фактом является то, что одним более сильным звуком заглушается ощущение всех прочих звуков, входящих в данный комплекс звуков. На этом основан эффект маскировки одних звуков другими. Так, например, тон в 200 кол/сек при достаточном усилении заглушит и замаски­рует всю шкалу музыкальных звуков. При этом заглуша­ются вообще тоны более высокие, чем тон заглушающего звука.

Эти факты говорят о связности и взаимодействии возбуж­даемых волокон основной мембраны. В процессе возбуждения возникают явления нервного торможения в их зависимости от частоты приходящих импульсов и от скорости и подвиж­ности возбудимой системы в целом. Перед нами возбудимая система или группа возбудимых систем, способная настраи­ваться в порядке усвоения ритма на приходящий ритм звуко­вых колебаний, проявляя торможение в отношении всех остальных частот.

Работа слухового рецептора заключается в превращении физической энергии звуковых колебаний в физиологический нервный процесс. Но при этом обнаруживается исключитель­ная зависимость состояния слухового рецептора от всей си­стемы звукового анализатора.

Слуховые нервы

Слуховой или слухостатический нерв идет вместе с лице­вым нервом по внутреннему слуховому каналу височной кости, на дне которой делится на нерв улитки (кохлеарный нерв) и нерв преддверья. Первый из них представляет собой собствен­но-слуховую часть нерва, второй связан со статическими ощу­щениями (равновесие). Каждая из этих частей нерва имеет особые ядра, расположенные в продолговатом мозгу. Нервные волокна, идущие от обоих ушей, в области среднего мозга разделяются и идут как к правому, так и

Левое полушарие Правое полушарие

Левое ухо Правое ухо

Рис. 19. Схема в центральной слухового восприятия нервной системе (по Флетчеру)

 

к левому полушариям головного мозга. Таким образом, каждое из ушей связано по­средством перекреста и разветвления в среднем мозгу с каж­дым из полушарий головного мозга. Тем самым в определен­ной (височной) области обоих полушарий создаются сосед­ние участки возбуждений, из которых одно возбуждается правым ухом, другое — левым ухом. В случае поражения одного из нервов или мозговых центров другое ухо продол­жает слышать, так как сохранен другой нерв и его окончания в обоих полушариях (см. рис. 19).

Слуховой нерв содер­жит около 3000 нервных волокон, на которые при­ходится около 23 500 нерв­ных окончаний в основ­ной мембране. Таким об­разом, передача нервного возбуждения происходит от групп нервных окон­чаний основной мембраны к отдельным волокнам слухового нерва. Каждое волокно состоит из осево­го цилиндра, окруженно­го жировым веществом. Ось цилиндра составляет около 9% диаметра во­локна, равного в целом около 0,001 см.

При передаче возбуждения в слуховом нерве имеет место электриче­ский колебательный процесс, совпадающий с частотой звука (но несколько неустойчивой амплитуды). При частотах ниже 1000 гц происходит возбуждение многих нервных волокон; в результате возникает суммарный нервный импульс, имеющий частоту воздействующего тона, но совершенно иной фор­мы. Нервный импульс возникает одновременно с уменьшением давления в улитке.

Отмечено также воспроизведение токами действия слухо­вого нерва амплитуды колебаний звуковой волны, но до из­вестной величины силы раздражения, после чего в нерве воз­никают явления торможения. Найдено, что предельной частотой, выше которой токи действия отдельных нервных волокон не могут одновременно следовать за звуковой волной, является частота 1000 гц. Для более высоких частот звука характерно несовпадение числа колебаний токов действия с числом колебаний звуковой волны, т. е. токи

действия слухового нерва становятся беспорядочными и неодновремен­ными со звуковыми колебаниями. В пределах этой зоны и от­мечается наибольшая чувствительность человека к высоте тона, особенно в области звуков речи.

В этой зоне (1000 гц) отмечается и большая тонкость раз­личения человеком различных интенсивностей звука (около 400 степеней определения силы звука при 1000 кол/сек). Все это свидетельствует о том, что слуховые нервы проводят воз­буждение, соответствующее природе звуковых колебаний, их частоте, силе и длительности. Но это возбуждение регулирует­ся состоянием больших полушарий головного мозга, усили­вающим одни возбуждения, тормозящим другие в зависимости от биологической необходимости той или иной реакции.

Взаимодействие возбуждения и торможения в мозговых концах слухового анализатора превращает неощущаемый звук в ощущаемый, т. е. осуществляет полностью и точно высший анализ и синтез поступающей в мозг слуховой массы.

---

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 681; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!