Het oog bestaan o.a. uit hoornvlies, iris, lens, retina (netvlies) en fovea (macula). De retina is een membraan dat binnenin tegen de achterkant van de oogbol ligt. De retina bevat motorreceptoren. Het hoornvlies zorgt voor de bolling van het oog. Meteen achter het hoornvlies lift de iris (het gekleurde gedeelte van je oog) Door de iris kan geen licht doordringen, dat kan alleen door de pupil, door de zwarte gedeelte van je oog. Spiervezels in de iris kunnen de pupil vergroten of verkleinen om zo de hoeveelheid licht te controleren die het oog binnenkomt. Achter iris ligt de lens, de lens is flexibel en kan op deze manier focussen.
 |
| Anatomie van het oog |
- Kegeltjes, die verantwoordelijk zijn voor het zien van kleuren
- Staafjes, die ervoor zorgen dat we in het donker en in de schemering kunnen zien.
Kegeltjes liggen voornamelijk in de fovea. Dit kleine gebied is gespecialiseerd in het onderscheiden van kleine details. Fovea ligt in het midden van de retina. Staafjes komen juist niet voor in de fovea.
In elk oog hebben we ongeveer 6 mil kegeltjes en 120 mil staafjes. Elke fotoreceptor bevat een fotochemicalie, een chemische stofje dat op licht reageert. De fotochemicalie van een staafje heet rhodopsin. Er zijn 3 soorten kegeltjes met elk hun eigen fotochemicalie. De elektrische verandering in de fotoreceptor cellen leidt tot actiepotentialen in de optische zenuw. Deze bundel neuronen loopt van het oog naar de hersenen. De plek op de retina waar deze neuronen samenkomen om de optische zenuw te vormen heet de blinde vlek, omdat er zich hier geen receptoren bevinden.
Kegelvisie en staafvisie
Kegel visie is gespecialiseerd in het zien van details en kleuren. Dit wordt ook wel fotopische visie of fel licht-visie genoemd. Staafvisie is gespecialiseerd in gevoeligheid voor licht en wordt ook wel scotopische visie of flauw licht-visie genoemd. Staafvisie zorgt ervoor dat je de contouren van objecten kunt zien in het donker. Aanpassing aan het donker is de geleidelijke toename van gevoeligheid voor zicht in het donker. Aanpassing aan licht is de geleidelijke aanpassing van je ogen aan fel licht. Een deel van deze aanpassing komt van het groter of kleiner worden van de pupil.
Kleur
Kleuren hangen af van de golflengte van het licht. Licht is een elektromagnetische energie. Licht kun je zien als lichtdeeltjes en als lichtgolven. De lichtdeeltjes noemen we ook wel fotonen, die samen lichtgolven vormen. Lichtgolven reizen met een constante snelheid: de snelheid van het licht. De afstand tussen het begin van de eerste puls fotonen en de volgende bepaald de golflengte. We kunnen alleen golflengte zien tussen de 400 en de 700 nanometer. Hierdoor kunnen we geen ultraviolet of infraroodlicht zien. Verschillende golflengtes licht nemen we waar als verschillende kleuren. Van kort naar lang zien we blauw, groen, geel en rood en alle tussenliggende kleuren. Die kleuren kunnen we zien omdat de objecten pigmenten bevatten, chemische substanties die bepaalde golflengtes absorberen zodat deze niet meer gereflecteerd kunnen worden.
Het mengen van pigmenten heet aftrekkend kleuren mengen (subtractive color mixing). Opstellend kleuren mengen (additive color mixing) is wanneer gekleurde lichten in plaats van pigmenten worden gemend. Optellend kleuren mengen volgt twee wetten.
- De drieprimairewet stelt dat drie verschillende golflengtes van licht gebruikt kunnen worden om elke mogelijke kleur te creëren. Dar gaat alleen als er 1 golf van lange lengte, 1 van middenlengte en 1 van korte lengte wordt gekozen.
- De wet van aanvulling (law of complementarity) stelt dat paren van golflengten als ze opgeteld worden, wit lijken.
Theorieen over het zien van kleuren
Er zijn twee klassieke theorieen van kleuren zien. De trichochromatische theorie stelt dat we kleuren zien door activiteit van drie soorten receptoren, elk gevoelig voor een andere range van golflengtes. Deze theorie is ontwikkeld door Young en Von Helmholtz. Er bestaan inderdaad drie soorten kegeltjes met elk hun eigen fotochemicalie. De kegeltjes zijn gevoelig voor een bepaald range van golflengtes. De drie soorten kegeltjes heten blauw, groen en rood naar de kleur lengtes de kegeltjes activeren. Sommige mensen zijn dichromaat (kleurenblindheid). Deze mensen hebben maar twee soorten kegel fotochemicalien.
Oponente procestheorie van Hering is bedoeld om de wet van aanvulling te verklaren. Hering was gefascineerd door de observatie dat aanvullende kleuren elkaar lijken op te slokken. Hij stelt dat aanvullend golflengtes t.o.g. effecten hebben. Hij stelt vervolgens dat neuronen geprikkeld kunnen worden door golflengtes van het ene deel van het spectrum en geinhibeerd worden door golflengtes van het andere deel van het spectrum. Er is een geel-blauw spectrum en een rood-groen spectrum. Een derde set neuronen medieert het vermogen om fel licht van flauw licht te onderscheiden. Deze neuronen reageren op licht van alle golflengtes. Deze theorie verklaart ook de aanvulling van een nabeeld.
Ontwikkeling van het visuele systeem
Niemand weet wat nieuwgeboren kinderen precies zien, maar we weten wel hoe zij zien. Zo weten we dat de ogen van nieuwgeboren nog niet kunnen accommoderen (niet focussen). Tevens zijn convergentie (waarbij allebei de ogen naar hetzelfde voorwerp kijken) en coördinatie (waarbij allebei de ogen een bewegende stimulus volgen op een gecoördineerde manier) nog niet goed ontwikkeld is. Zelfs wanneer een pasgeboren naar stilstaande stimuli kijkt op de juiste afstand is de visuele activiteit slecht.
De visuele vaardigheden van baby's verbeteren substantieel in de 1ste maanden van het leven. Hieruit kunnen we echter concluderen dat ervaring een noodzakelijke factor is in de vaardigheid om te zien. Greenough en andere stelden dat het zenuwstelsel van dieren voorbereid is door natuurlijke selectie om bepaalde typen stimulaties te verwachten. Zijn beschreven de processen waarbij synapsen gevormd en behouden worden wanneer een organisme specifiek-typische ervaringen heeft ervaring-verwachting processen. Echter, wanneer een specifiek-typische omgeving niet aanwezig is kan het dier geen normale visie ontwikkelen.
Objectherkenning
Een object heeft meerdere stimulus kenmerken. De optische zenuw loopt naar de thalamus en vormt hier synapsen met andere neuronen die output naar het primaire visuele gebied vervoeren. Hubel en Wiesel deden onderzoek naar het identificeren van stimuluskenmerken en vonden dat er neuronen zijn die op hoeken reageren en genen die op balken reageren. Elk deze neuronen reageert het best op een hoek of balk in een bepaalde oriëntatie. De neuronen zijn ook gevoelig voor kleur en beweging. Al deze neuronen noemen we kenmerkdetectoren.
Theorieën over objectherkenning
Treisman ontwikkelde de kenmerk-integratietheorie (feature integration). Zij stelt dat elke stimuli die we waarnemen bestaat uit een aantal primitieve sensorische kenmerken zoals kleur. Het perceptuele systeem moet al deze kenmerken integreren tot een geheel. Dit gaat via 2 stappen.
1. De kenmerkdetectie. Dit gebeurt onmiddellijk.
2. Parallelle verwerking wil zeggen dat ons visuele systeem alle primitieve kenmerken van alle objecten tegelijkertijd oppikt.
Bij illusoire conjuctie worden stimuli heel kort gepresenteerd en hierdoor halen mensen door elkaar welke primitieve kenmerken bij elkaar horen.
De gestaltepsychologie stelt dat we automatische hele, georganiseerde objecten en patronen waarnemen. De strijd kreet van de gestaltepsychologie is: het geheel is maar dan de der delen. Zij benadrukten dat we een object waarnemen als een geheel en niet als een verzameling van losse kenmerken. Het samenvoegen van de losse kenmerken gebeurt onbewust. Gestaltpsychologie stelt ook dat we automatisch het object van de achtergrond scheiden. Bij sommige figuren kun je achtergrond en object verwisselen: omkeerbare figuren. Alleen kun je nooit beide figuren tegelijkertijd zien. De gestaltpsychologie stelt dat het zenuwstelsel de natuurlijke aanleg heeft om te reageren op patronen in de stimuluswereld volgens de principes van groepering.
1. Het eerste principe is goede continuatie: bij kruisende lijnen groeperen we de lijnen zo dat de lijnen continu lijken met een minimale verandering van richting
2. Proximiteit is de tweede, dit wil zeggen dat we elementen die dichtbij elkaar liggen zien als onderdeel van hetzelfde object.
3. De derde is closure: we hebben de neiging om een vorm als volledig gesloten te zien, zelfs als de vorm niet helemaal gesloten is.
4. Goede vorm is de vierde en stelt dat het perceptuele systeem het liefst elegante percepties produceert, dus symmetrisch, simpele, regelmatige en onverstoorde figuren.
5 Nummer 5 is overeenkomsten: stimuluselementen die op elkaar lijken zien we als deel van hetzelfde object. Elementen die met dezelfde snelheid zich in dezelfde richting verplaatsen zien we als hetzelfde object.
Onbewuste inferentie betekent dat ons visuele systeem in enkele milliseconden sensorische informatie gebruikt om inferenties te maken over wat er daadwerkelijk aanwezig is. Dit kan soms problematisch zijn, zoals bij illusoire contouren. Hierbij zie je contouren van een figuur die er eigenlijk niet zijn. Dit komt omdat de hersenen proberen wijs te worden uit de visuele informatie.
De onbewuste inferentie theorie stelt dat het perceptuele systeem de eerste stimulusinformatie gebruikt om contour detectie processen te beïnvloeden om een contour te creëren waar geen contour is.
Volgens Purves en collega's, als de hersenen het idee hebben dat een deel van een figuur minder licht krijgt dat de rest, dan compenseren de hersenen hiervoor door een manier waarop alles in het onderbelichte gedeelte van een figuur lichter lijkt. De verbindingen tussen het primaire visuele gebied en hogere visuele gebieden zijn twee richting wegen. Top-down controle is controle die van hogerop on de hersenen komt en bottom-up controle is wanneer de controle van de sensorische input komt. Bij perceptie spelen beide vormen van controle een rol. Bij onbewuste inferentie is er sprake van top-down controle binnen de hersenen.
Biederman stelde de herkenning door componenten theorie van objectherkenning. Deze theorie stelt dat het visuele systeem eerst de basiscomponenten ordent om zo een object te kunnen herkennen. Deze elementaire drie dimensionale componenten noemt Biederman geonen. Biederman stelt dat ons visuele systeem in staat moet zijn om eerst de geonen te detecteren om ze vervolgens zo te ordenen dat we het object kunnen herkennen.
Objectherkenning is ook afhankelijk van de context van het object: je herkent een object sneller als het in zijn normale context voorkomt dan wanneer het in een abnormale context voorkomt. Veel objecten in onze omgeving bewegen en deze bewegingen gebruiken we om het object te herkennen.
De herenen en zicht
De primaire visuele cortex ligt achter in de occiptale kwab. Vanaf hier wordt output naar de rest van de occipitale kwab en delen van de temporale en parietale kwabben gestuurd.
Twee routes volgens Ungerleider en Mishkin
1. Waar-en-hoe route die vanaf het primaire visuele gebied naar de parietale kwab loopt. Deze route houdt zich bezig met waar een object zich bevindt en hoe iemand moet bewegen om met een object te handelen.
2. Wat-route loopt van het primaire visuele gebied naar het ondergedeelte van de temporale kwab en is nodig voor het identificeren van een object.
Visuele agnosie is het gevolg van schade aan de wat-route. Patiënten met deze aandoening kunnen wel zien, maar weten niet wat ze zien. Bij visuele vorm agnosie kunnen mensen bepaalde kenmerken wel identificeren, maar kunnen de vorm van het object niet identificeren. Visuele object agnosie zorgt ervoor dat mensen de vorm van een object wel kunnen identificeren en beschrijven maar het object zelf niet herkennen. Deze vormen van visuele agnosie zijn het gevolg van een defect in de serie stappen die voor object herkenning nodig zijn.
Analyse van losse sensorische elementen → groeperen van elementen in globale vormen → integreren van vormen in geheel.
Schade aan de waar-en-hoe route leidt tot moeite hebben met het leiden van acties op basis van zicht.
Diepte en optische illusies
Volgens Von Helmholtz is het kunnen zien van diepte afhankelijk van onbewuste inferentie. Om goed diepte te kunnen zien hebben we beide ogen nodig. Oogconvergentie is dat je je ogen naar binnen draait als je kijkt naar een object vlakbij. Die doen je ogen om zich op het object te kunnen focussen. Oogconvergentie is een slechte aanwijzing voor diepte zien en al helemaal geen aanwijzing als het object iets verder weg is.
Bioculair verschil (binocular disparity), hierbij gaat het om de enigszins verschillende beelden die de ogen hebben. Hoe verder een object weg is, hoe kleiner het verschil tussen beelden van de beide ogen is. Uit onderzoek is gebleken dat een gebied lakbij het primaire visuele gebied betrokken is bij het zien van diepte. We noemen het zien van diepte door binoculair verschil stereopsis. Wheatstone is de bedenker hiervan, hij ontwierp ook de stereoscoop, een apparaat om een stimulus aan 1 van de ogen of aan beide tegelijk aan te bieden.
Diepte kan ook gezien worden door een oog. Motion parallax is het veranderende beeld van een object of een situaties als je je hoof opzij beweegt. Hoe groeter de afstand hoe kleiner de verandering.
Pictoriale aanwijzingen voor diepte zijn aanwijzingen die zowel bij plaatjes als in de 3D wereld werken:
- Lineair perspectief: parallelle lijnen lopen verder uiteen naarmate ze verder weg liggen
- Occlusie: objecten die dichterbij zijn worden meer uit het beeld weggesneden dan objecten die verder weg zijn
- Differentiele belichting van oppervlaktes: verschillende opppervlaktes reflecteren licht anders afhankelijk van hun positie t.o.v. de lichtbron.
- Relatieve beeldgrootte van bekende objecten: we zien objecten in perspectief omdat we weten hoe de onderlinge verhoudingen zijn
- Positief relatief an de horizon: objecten die dichter bij de horizon liggen worden waargenomen als verder weg dan objecten die verder van de horizon af liggen.
-Textuurgradient: een geleidelijke afname in de grootte en de tussenruimten van de textuurelementen duiden op diepte.
Grootte constantheid is het vermogen om een object als dezelfde grootte te zien zelfs als de grootte van het object in het beeld verandert omdat het object dichterbij komt of verder weg gaat. Twee bekende optische illusies zijn de Ponzo en de Muller-Lyer illusies. Beide illusies hebben hetzelfde principe: twee lijnen die even lang zijn, maar niet hetzelfde lijken door context.
 |
| Ponzo illusie en Muller-Lyer illusie |
De maanillusie houdt in dat de maan groter lijkt als hij aan de horizon staat dan als hij boven ons staat. Dit kan verklaard worden doordat ons visuele systeem niet gemaakt is om zulke afstanden te beoordelen. Hier door beoordelen we de afstand van de maan in relatie met bekende objecten en de meeste objecten die we aan die horizon zien zijn groter dan de objecten die verder van de horizon weg staan. Hierdoor zien we de maan als groter als hij aan de horizon staat.
Multi-sensorische integratie
Meestal zijn onze ervaringen multi-sensorisch, wij ervaren deze met meer dan 1 van onze zintuigen. Multi-sensorische integratie of multimodale integratie, verwijst naar de integratie van informatie van verschillende zintuigen door het zenuwstelsel.
We kunnen meerdere zintuigen gebruiken om meer informatie te verkrijgen. Echter soms is de informatie van 2 zintuigen verschillend en zijn deze zintuigen met elkaar in conflict. Wanneer geluid en zicht in conflict zijn is het vaak het zintuig zien wint. Dit wordt visuele dominantie genoemd. Vb hiervan is het McGurk effect.
Het Bouba-kiki effect is niet arbitraire overlap tussen geluiden en de visuele vorm van voorwerpen. Hierbij wordt door een overgrote meerderheid van de mensen een voorkeur gegeven voor de Bouba bij een voorwerp met ronde vormen en voor de naam kiki voor een voorwerp met puntige vormen. Dit zou te maken hebben de manier waarop onze lippen de woorden uitspreken.
1 op de 20 mensen heeft synesthesie (gedeelde perceptie) een conditie waarbij sensorische stimulatie van een modaliteit de sensatie in een verschillend modaliteit induceert. Zo kan iemand bijvoorbeeld kleuren zien bij het beluisteren van muziek of nummers en letters in specifieke kleuren zien. Niet gelijkend aan schizofrenie interfereert synesthesie niet met dagelijks functioneren en is het niet geclassificeerd als mentale stoornis. Synesthesie kan voorkomen in meerdere vormen. Er zijn momenteel 61 verschillende vormen van synesthesie en de meest voorkomende is grafeem-kleur. Stimuli die synesthesie conduceren worden inducers genoemd en de soorten synesthetische sensaties worden concurrents genoemd.
Hoe weet je of je een synestheet bent? Synethetische perceptie is (a) onvrijwillig en automatisch, (b) consistent (c) ruimtelijk uitgebreid (d) gedenkwaardig en (e) emotioneel. Synestheten rapporteren dat zijn al synesthesie hebben sinds hun kindertijd en synesthesie heeft waarschijnlijk een genetisch component.