Роль движений глаз в процессе зрения

Глава II О ВОСПРИЯТИИ ОБЪЕКТОВ, НЕПОДВИЖНЫХ ОТНОСИТЕЛЬНО СЕТЧАТКИ

В настоящее время установлено, что для оптимальных условий работы зрительного анализатора необходимо некоторое постоянное (прерывистое или непрерывное) движение сетчаточного изображения.

Впервые эту особенность нашего глаза подметил Э. Эдриан (Adrian, 1928). В дальнейшем Р. Дитчберн, Б. Гинзборг (Ditchbum, Ginsborg, 1952), Л. Риггс, Ф. Ратлифф, Дж. и Т. Корнсуит (Riggs, Ratliff, Cornsweet J., Corn-sweet T., 1953) пришли к выводу, что объекты, неподвижные относительно сетчатки, не все время видны наблюдателю. Наконец, использование методики присосок позволило доказать (Ярбус, 1956), что внутри любого тестового поля, неизменного и неподвижного относительно сетчатки, исчезают все видимые различия спустя 1—3 сек. и вновь в этих условиях не появляются. Тот факт, что предшествующие авторы в аналогичных опытах не получали устойчивого исчезновения видимых различий, может объясняться несовершенством их методики (неполной стабилизацией сетчаточного изображения).

Известно, что у многих животных по зрительному нерву проходят импульсы в основном лишь в ответ на изменение света, действующего на сетчатку. Если считать импульсы носителями информации, можно полагать, что у большинства животных зрительный процесс быстро прекращается в условиях строгой неизменности и неподвижности сетчаточного изображения. С другой стороны, возникает предположение, что и у человека неизменность и неподвижность сетчаточного изображения ведет к исчезновению или резкому уменьшению числа импульсов, поступающих из глаза в центральный отдел зрительного анализатора. В дальнейшем мы будем пользоваться сказанным выше как рабочей гипотезой, четко сознавая, что последнее предположение пока не доказано, поскольку никто не снимал нейрограмм со зрительного нерва человека.

В большинстве опытов второй глаз испытуемого (т. е. глаз, непосредственно не участвующий в опыте) завязывали черной повязкой, не пропускающей света. Описывая такие опыты, мы не будем упоминать о втором глазе. Случаи, во время которых испытуемый вторым глазом смотрит на фиксационную точку или когда второй глаз засвечивают каким-то светом, оговариваются специально.

Почти во всех случаях, давая описание опытов, мы указываем тип используемой присоски. Это облегчает понимание опыта, но одновременно делает необходимым знакомство читателя с конструкциями и работой соответствующих присосок.

Объекты, изображения которых остаются неподвижными на сетчатке при любых движениях глаза, условимся называть «неподвижным тестовым полем». Объекты, изображения которых вследствие ли движения самих объектов или вследствие движений глаза перемещаются по сетчатке, условимся называть «подвижным тестовым полем».

Например, при работе с присоской типа П₆, в которой используется короткофокусная линза, неподвижным тестовым полем будет изображение молочного стекла присоски вместе с предметами, расположенными на его фоне и жестко связанными с присоской; кроме того, неподвижным тестовым полем будет и тот темный фон, который окружает молочное стекло. Подвижным тестовым полем в этом случае может служить предмет, движущийся внутри присоски, перед молочным стеклом, или перемещающаяся по фону молочного стекла тень предмета, расположенного между молочным стеклом и источником света.

При работе с присоской типа П₈, в которой вместо линзы используется отверстие диафрагмы, неподвижным тестовым полем служит заслонка или несколько заслонок, жестко связанных с присоской.

Подвижным тестовым полем будет служить весь объективно неподвижный фон, изображение которого перемещается по сетчатке вследствие движений глаз. Кроме того, так же как и в опытах с присоской П₆, подвижным тестовым полем может служить предмет, движущийся по фону заслонки.

Неподвижное и неизменное тестовое поле, на котором для испытуемого исчезли все видимые различия, условимся называть «пустым полем», возникающим в искусственных условиях.

Часто в результате фиксации достаточно большой и равномерной поверхности, внутри сетчаточного изображения этой поверхности возникают условия неизменного освещения. Если неизменность освещения продолжается свыше 2—3 сек., будем называть внутреннюю часть такой поверхности «пустым полем», возникающим в естественных условиях.

1. Возникновение пустого поля

В большой серии опытов с присоской П₆ испытуемым предлагались для восприятия различные неподвижные и неизменные тестовые поля, каждое из которых охватывало все поле зрения глаза. Тестовые поля различались по угловым размерам, форме, расцветке и контрасту деталей. Видимая максимальная яркость молочного стекла присоски равнялась 3000 асб при диаметре отверстия диафрагмы 1—2 мм.

Прежде всего выяснялся вопрос: всегда ли в этих условиях появится пустое поле, т. е. исчезнут все видимые различия? Оказалось, что во всех случаях спустя всего 1—3 сек. с начала опыта и устранения всех переменных засветок глаза через склеру в поле зрения испытуемого исчезали все видимые различия. В дальнейшем эти различия не появлялись до конца опыта, т. е. в течение нескольких минут (если не нарушалась неизменность и строгая неподвижность сетчаточного изображения). Видимый цвет пустого поля оставался неизменным. Обычно испытуемые называли этот цвет «черным», «темно-серым», «тьмой», или «темнотой», какая бывает при закрытых глазах.

Такие результаты склоняли некоторых исследователей к тому, чтобы называть пустое поле черным. Однако при этом сейчас же возникал вопрос: что увидит наблюдатель, если после образования пустого поля перемещать по его фону черный предмет? Так как предмет движется, он должен быть видим, но черный предмет на черном фоне (если он действительно черный) видеть нельзя. Для решения этого вопроса была поставлена целая серия опытов, в которых использовалась присоска П₆. Тестовым полем служил яркий белый круг, ограниченный черной диафрагмой, с которой он сливался после образования пустого поля. Оказалось, что при движении черного предмета по фону пустого поля наблюдатель видел предмет черным (значительно чернее пустого поля). При этом он одновременно убеждался, что ошибочно оценивал пустое поле как черное. Последующие опыты обнаружили, что предмет любого цвета, движущийся по фону пустого поля, отличается от видимого цвета этого поля. Все это показало, что субъективное описание цвета пустого поля (занимающего все поле зрения глаза) всегда условно, так как при непосредственном сравнении отличается от любого цвета. Вопрос о цвете пустого поля будет рассмотрен ниже.

При небольших смещениях присоски во время опыта (в результате случайного прикосновения к веку или нарочитого легкого удара по присоске) мгновенно проявлялись все различия тестового поля.

Если во время опыта снималась повязка со второго глаза испытуемого и он открывал этот глаз для восприятия, то восприятие протекало так, как если бы глаз, на котором находилась присоска, был закрыт.

Процесс образования пустого поля и самое поле чрезвычайно чувствительны к малейшим нарушениям строгой неподвижности или неизменности сетчаточного изображения. Особенно следует обращать внимание на возможность проникновения света внутрь глаза через склеру. Даже если этот свет неизменен, засветка сетчатки оказывается переменной вследствие постоянных движений глаза. Поэтому необходимо следить за тем, чтобы во время опыта яркий луч света, падающий на молочное стекло присоски, не освещал склеру. Именно этим и вызвана описанная особенность в кон струкции насадки к присоске П₆, которая позволяет освещать молочное стекло присоски сбоку, со стороны носа, и оставлять склеру почти в полной темноте.

2. Восприятие объектов больших яркостей, неподвижных относительно сетчатки

В опытах, о которых речь шла в предыдущем разделе, тестовые поля имели малые или средние яркости. Важно было проверить, исчезнут ли различия неподвижного и неизменного тестового поля, если отдельные его части имеют большие яркости — вплоть до слепящих.

Для осуществления такой проверки была изготовлена специальная насадка в присоске П₆. В насадке находилась маленькая электрическая лампочка, которая соединялась с источником питания очень тонкими проводами. Насадке придавалось положение, в котором линза присоски обеспечивала резкое изображение нити лампочки на сетчатке. Схематическое изображение неподвижного тестового поля показано на рис. 32. При этом толщина нити лампочки была видна под углом 15 угловых минут. Изменяя напряжение источника питания, можно было во время опытов изменять яркость нити. Большая часть лампочки была обклеена черной бумагой, так что ее свет совершенно не попадал на склеру, поэтому, когда опыты велись в затемненной комнате, полностью исключалась засветка глаза через склеру. Провода, питающие лампочку, размещали таким образом, чтобы они не мешали движениям глаза и не вызывали смещений присоски на глазном яблоке. Перед опытами испытуемым атропином расширяли зрачок, обездвиживая радужку. Чтобы уменьшить движение глаза, испытуемым предлагалась фиксационная точка, на которую они смотрели свободным глазом.

Опыты с данной насадкой показали, что и в случае, когда элементы неподвижного тестового поля имеют слепящие яркости, все видимые различия поля исчезают. Во время опытов раскаленная нить лампочки исчезала для испытуемого спустя 1—3 сек. после того, как тестовое поле становилось строго неизменным и неподвижным. При этом испытуемый видел только фиксационную точку, на которую смотрел вторым глазом. Выключение лампочки после возникновения пустого поля сопровождалось кратковременным появлением исчезнувших различий, во время которого нить лампочки казалась слепяще яркой.

Результаты опытов, изложенные в разделах 1 и 2 настоящей главы, позволяют сделать следующий вывод: если тестовое поле (любых размеров, цвета и яркости) становится и остается строго неизменным и неподвижным относительно сетчатки, то в этих условиях спустя 1—3 сек. все

Рис. 32. Схема неподвижного тестового поля

Нить лампы накаливания, видимая испытуемым через отверстие диафрагмы, укрепленной вблизи лампы

видимые различия поля исчезают и вновь не появляются.

Мы утверждаем, что различия тестового поля вновь не появляются, так как исчезновение различий продолжается все время, пока длится опыт, т. е. в течение нескольких минут. Кроме того, мы учитываем и результаты опытов, описанных в разделе 4 первой главы. Вспомним, например, опыт, в котором сосуды собственного глаза становятся видны наблюдателю во время колебательных движений точечного источника света, т. е. пока тени сосудов, расположенных вблизи сетчатки, находятся в движении. Если прекращается движение источника света, сосуды исчезают, в течение 1—2 сек. и вновь в тех же условиях (пока источник света неподвижен) никогда не появляются.

Методика, призванная создавать неподвижное сетчаточное изображение при помощи контактной линзы и укрепленного на ней зеркальца (см. раздел 12 главы первой), не позволяла экспериментаторам добиваться продолжительного исчезновения различий тестового поля. Обычно различия этого поля на несколько секунд исчезали, на несколько секунд появлялись и вновь исчезали. Все это заставило некоторых авторов усомниться в возможности продолжительного исчезновения различий неподвижного объекта. Опыты, ю которых мы уже упоминали, и прежде всего опыты с присоской, показывают, что постоянное появление различий стабилизированного изображения при работе с контактной линзой может быть обусловлено только неполной стабилизацией сетчаточного изображения. Это несовершенство чрезвычайно усложняло работу экспериментаторов и часто снижало определенность выводов.

Факт повторяющегося исчезновения видимых различий неподвижного тестового поля (или резкого снижения разрешающей способности глаза) отмечался многими авторами (Дитчберн, Гинзборг—Ditchburn, Ginsborg, 1952; Риггс, Ратлифф, Корнсуит Дж., Корнсуит Т.— Riggs, Ratliff, Corn-sweet J., Cornsweet T., 1953; Дитчберн, Фендер — Ditchburn, Fender, 1955; Краускопф — Krauskopf, 1957; Дитчберн, Фендер, Майн — Ditchburn, Fender, Mayne, 1959; Дитчберн, Притчард — Ditchburn, Pritchard, 1960; Клаус— Clowes, 1961; Дитчберн — Ditchburn, 1961). В данном случае для нас существенно, что результаты всех перечисленных работ подчеркивают большую роль движений глаз для зрительного процесса.

3. Восприятие объектов переменной яркости, неподвижных относительно сетчатки

В настоящем разделе мы попытаемся выяснить, каковы те минимальные изменения действующего света, при которых испытуемый начинает видеть различия тестового поля в условиях, когда это поле все время остается неподвижным. Неподвижность тестового поля осуществлялась при помощи присоски

Неподвижным тестовым полем служило круглое отверстие в черной бумаге, которое пересекалось тонкой черной шелковинкой. Испытуемый видел отверстие и нить на фоне молочного стекла присоски под углами, указанными на рис. 33.

Рис. 33. Схема неподвижного тестового поля

Черная нить, видимая испытуемым на фоне молочного стекла присоски через круг лое отверстие диафрагмы

Яркость тестового поля (круга), на которое смотрел испытуемый через диафрагму присоски, равную 1,5 мм, измерялась в апостильбах.

Молочное стекло присоски освещалось пучком света от лампы накаливания. Освещенность молочного стекла (в сторону увеличения и уменьшения) изменялась по линейному закону клином, который находился между источником света и присоской. Это осуществлялось при помощи вращающегося диска с клинообразной щелью. Изменяя скорость вращения диска, можно было задавать скорость изменения освещенности тестового поля.

Изменяя скорость движения клина, экспериментатор всегда мог задать необходимое изменение яркости тестового поля.

Для любой исходной яркости тестового ноля (I₀) легко было подобрать такие скорости изменения яркости его, при которых испытуемый на какой-то отрезок времени видел тестовое поле четко, очень слабо или не видел вообще. При этом появление тестового поля всегда было как бы растянутым во времени на доли секунды или даже на время, превышающее секунду. При достаточно малом значении dI/dt, оно возникало как еле заметный круг, видимая яркость которого увеличивалась с увеличением dI/dt, затем на его фоне появлялись отдельные части нити и, наконец, вся нить. Когда появление различий внутри тестового поля заканчивалось для испытуемого стадией, во время которой на фоне круга он различал лишь отдельные части нити (целиком нить не появлялась), соответствующую скорость изменения яркости тестового поля мы условимся называть «пороговой скоростью».

Зная исходную яркость тестового поля (I₀), время движения клина (t) и конечную яркость (I), всегда легко было определить скорость изменения яркости, т. е. dI/dt. Действительно, поскольку яркость изменялась по линейному закону, мы всегда могли записать, что (I-I₀)/t = dI/dt.

Очевидно, что при неизменном зрачке освещенность на сетчатке (Н) и ее изменения dН/dt находятся в линейной зависимости от соответствующих яркостей тестового поля и их изменений.

Как мы уже указывали, различия внутри тестового поля, в ответ на изменение его яркости, замечаются испытуемым не мгновенно, а спустя какой-то небольшой отрезок времени (доли секунды). В дальнейшем будем обозначать это время буквой τ. Предварительные опыты показали, что величина τ не постоянна и зависит прежде всею от величины dH/dt/H. Однако подробно этот вопрос нами не рассматривался.

Основное количество измерений проводилось на двух испытуемых. Прежде всего мы попытались выяснить, какова зависимость появления различий тестового поля от направления (знака) изменения яркости этого поля. Оказалось, что если тестовое поле некоторой произвольной яркости (Iо) переходит в пустое поле вследствие своей неподвижности относительно сетчатки, то для испытуемого оно появляется вновь как при увеличении яркости, так и при уменьшении ее. Пороговые скорости приблизительно равны по своему абсолютному зачению для увеличения и для уменьшения яркости. Во время увеличения яркости видимый цвет круга кажется испытуемому оранжеватым, во время уменьшения — синеватым или даже синим.

Далее мы попытались выяснить, зависит ли пороговая скорость изменения яркости (при постоянной I₀) от ряда условий, предшествующих измерению, например не изменяется ли она в результате предварительного действия яркого постоянного света, темновой адаптации. Опыты показали, что к моменту измерения, т. е. через 30—40 сек. после образования пустого

Рис. 34. График зависимости между пороговой скоростью изменения яркости тестового поля dI/dt и яркостью (I₀) этого поля

поля, указанные воздействия не влияют заметно на величину пороговой скорости.

В последующих опытах исследовалось, как зависит величина пороговой скорости изменения яркости от исходной яркости тестового поля (I₀). На рис. 34 нанесены результаты опытов. Рисунок показывает, что в интервале яркостей от нескольких апостильбов до тысячи (при диаметре отверстия диафрагмы 1,5 мм) существует линейная зависимость между этими величинами; с увеличением яркости I₀ пропорционально растет и пороговая скорость изменения яркости dI/dt.

Заметим, что этот результат соответствует закону Вебера — Фехнера.

Из сказанного следует, что отношение пороговой скорости к величине яркости этого поля есть величина постоянная, т. е.

Рис. 35. График зависимости между отношением dI/dt и яркостью (I₀) тестового поля, где dI/dt пороговая скорость изменения яркости тестового поля

На рис. 35 нанесены значения таких соотношений. В нашем случае эти отношения, как видно из графика, равны приблизительно 0,3 1/сек. Это значит, что различия тестового поля, неподвижного относительно сетчатки, начинают замечаться испытуемым, когда яркость этого поля изменяется на 30% в секунду. Эта цифра остается неизменной для всего исследованного диапазона яркостей тестового поля.

Найденная величина пороговой скорости может показаться противоречащей повседневному опыту, когда мы замечаем изменения яркости, значительно более медленные, чем 30% в секунду. Но это противоречие только кажущееся, так как речь идет о совершенно различных процессах. В обычных условиях наблюдения, вследствие движений глаз, освещенность отдельных элементов сетчатки меняется все время, независимо от того, меняется ли, и с какой скоростью, освещенность рассматриваемых объектов. 30% в секунду есть скорость изменения освещенности элемента сетчатки, при которой возникают сигналы в соответствующем нервном волокне. Изменения в освещении объектов, замечаемые нами, зависят от того, насколько различны сигналы в условиях, когда они уже появились.

Оказалось далее, что когда отношение

то спустя отрезок времени τ испытуемый видит тестовое поле совершенно четко (совершенно четко видна нить толщиной в три угловые минуты). При этом такое отношение сохраняется неизменным для всего исследованного диапазона яркостей (от нескольких апостильбов до тысячи).

Если учесть, что при неизменном зрачке освещенность и изменения освещенности сетчаточного изображения находятся в линейной зависимости от яркости и изменений яркости тестового поля; что для всего исследованного диапазона яркостей различия тестового поля уже хорошо видны испытуемому при

что

то полученный результат можно записать в виде выражения

Следовательно, когда на сетчатке глаза абсолютное значение производной от натурального логарифма освещенности по времени становится и

то спустя некоторый отрезок остается большим единицы времени τ испытуемый четко видит данное (рис. 33) неподвижное относительно сетчатки тестовое поле.

В нашем случае (рис. 33) появление светлого круга происходит при скоростях меньших, чем появление нити, но и в том и в другом случае сохраняется соотношение На этом основании мы считаем воз

можным заключить, что такое соотношение будет соблюдаться всегда, хотя пороговая скорость в разных случаях может быть различной.

Если изменение освещенности происходит плавно и долго постоянно, то соответствующий элемент тестового поля будет замечен при условии Если же изменение Н занимает время τ₁, малое

по сравнению с τ, то степень видимости элемента определяется не

а , т. е. тем насколько изменилось Н.

4. Восприятие мелькающих объектов, неподвижных относительно сетчатки

Опыты говорят о том, что зрительный процесс возможен только в условиях, когда на элементы сетчатки действует свет, изменяющийся по яркости или по спектральному составу. Мы постараемся выяснить, в какой мере эти условия являются не только необходимыми, но и достаточными.

Обычно в процессе зрения изображение объекта постоянно перемещается по сетчатке вследствие движений глаз. В результате изменяется освещение элементов сетчатки. Возникает вопрос: играет ли какую-нибудь роль в зрительном процессе самое движение сетчаточного изображения? Можем ли мы, исключив это движение, добиться хороших условий восприятия, используя переменное освещение? Широко известно, что в момент яркой вспышки света человек успевает увидеть многие детали и цветные оттенки объекта. При этом продолжительность вспышки может быть настолько короткой, что соответствующее сетчаточное изображение будет практически неподвижным относительно сетчатки и, следовательно, движение глаз не будет участвовать в процессе зрения. Кроме того, материалы предыдущего раздела показывают, что глаз замечает очень мелкие детали неподвижного тестового поля, если его яркость изменяется на достаточную величину за достаточно малое время.

Рис. 36. Схема неподвижного тестового поля

Пять черных пятен, которые видел испытуемый на фоне молочного стекла присоски; видимый диаметр отверстия диафрагмы (яркого круга) равен 17°; диаметры черных пятен равны соответственно 6; 4; 2; 1,5; 1°

Однако ни единичная вспышка, ни единичное изменение яркости неподвижного тестового поля (при котором dl/dt сохраняет свои знак), не могут обеспечить удовлетворительных условий восприятия. В первом случае испытуемый сталкивается с недостатком времени, во втором — видимый цвет неподвижного тестового поля оказывается искаженным (и при увеличении яркости и, особенно, при ее уменьшении). Поэтому, чтобы облегчить восприятие неподвижного тестового поля, была использована последняя возможность — освещение этого поля переменным, т. е. мелькающим светом.

В большинстве опытов объектом восприятия служило тестовое поле, схематически изображенное на рис. 36. К очень тонкому покровному стеклу, расположенному в присоске П₆, прикрепляли кусочки совершенно непрозрачной черной пленки, резкое изображение которых испытуемый видел на фоне яркого молочного стекла. Иногда вместо черных пленок прикрепляли желатиновые (прозрачные), ярко окрашенные пленки. Во всех случаях видимый диаметр тестового поля, т. е. яркого круглого фона, был равен 17°.

Частота мелькающего света изменялась от 1 до 50 периодов в секунду. В течение каждого периода свет и темнота продолжались равные отрезки времени. Отдельное нарастание света до максимума и убывание до полной темноты продолжалось не более 0,005 сек. Яркость молочного стекла присоски равнялась 3000 асб. Диаметр искусственного зрачка (диафрагмы присоски) равнялся 1 мм.

Прежде всего мы попытались выяснить, как изменяется разрешающая способность глаза с изменением частоты мельканий света, падающего на молочное стекло присоски, когда тестовое поле (изображенное на рис. 36) строго неподвижно относительно сетчатки, а склера находится в полной темноте.

Оказалось, что пока частота мельканий не превышала 4 периодов в секунду, испытуемый замечал на фоне мелькающего круга все черные пятна. Когда мелькания становились равными 5 периодам в секунду, испытуемый переставал замечать самое малое (с диаметром в 1°) черное пятно. Оно бледнело и становилось неразличимым на фоне мелькающего поля. При мельканиях, равных 6 периодам в секунду, испытуемый замечал только самое большое или два самых больших пятна тестового поля (с диаметром 6 и 4°). При мельканиях, равных 7—9 периодам в секунду, испытуемый переставал замечать все пятна тестового поля и видел мелькающим только светлый круг (диаметром в 17°). Когда частота мелькающего света достигала 10—11 периодов в секунду, испытуемый вновь начинал замечать самые большие два (иногда три) пятна, а затем, с приближением к критической частоте мельканий, они вновь исчезали. При критической частоте мельканий (в данном случае около 30 периодов в секунду) исчезал круг и все поле зрения становилось пустым полем.

Результаты описанных опытов позволяют утверждать: во-первых, что при увеличении частоты мелькающего света детали тестового поля, неподвижного относительно сетчатки, исчезают не все одновременно — мелкие детали исчезают раньше; во-вторых, есть область мельканий (7—9 периодов в секунду), в которой разрешающая способность глаза является самой низкой (если не считать область, близкую к критической частоте мельканий) ; в-третьих, при частоте мельканий больше критической, появление пустого поля протекает так же, как и в условиях непрерывного освещения. Во всех случаях (при любой частоте мельканий) разрешающая способность глаза была значительно ниже нормы.

В первой серии опытов склера находилась в полной темноте. Посмотрим теперь, как влияет на результаты таких же опытов засветка склеры, когда свет, падающий на молочное стекло и на склеру, мелькает синхронно.

Для осуществления этого опыта мы воспользовались частью света, направленного на молочное стекло присоски и проходящего мимо этого стекла (пучок света был всегда шире молочного стекла). Поместив лист белой бумаги у виска испытуемого, мы получали освещенный экран, рассеянный свет которого падал на склеру и мелькал синхронно с мельканиями тестового поля.

В этих условиях исчезновение черных пятен тестового поля наступало быстрее и при несколько меньших частотах мельканий. При частоте 7—9 периодов в секунду в условиях, когда экран пододвигали к глазу настолько близко, что склера хорошо освещалась рассеянным мелькающим светом, исчезали не только черные пятна тестового поля, но и сам 17°-ный яркий круг. Испытуемый видел только мелькающий свет и не замечал никаких деталей в поле зрения. Следует сказать, что свет, отраженный от бумаги и попадающий на склеру, не превышал по своей яркости света, падающего на склеру в комнате с обычным дневным или искусственным освещением.

Этот опыт говорит о том, что при достаточно большой яркости рассеянного света в указанных условиях глаз делается неспособным к восприятию каких бы то ни было деталей тестового поля.

В дальнейшем мы попытались выяснить, какой будет разрешающая способность глаза в момент резкого включения мелькающего света (после полной темноты) и как она будет изменяться во времени, если частота мельканий останется постоянной.

Во время опытов частота мельканий равнялась 8 периодам в секунду. Мелькающий свет включался или выключался затвором, укрепленным на осветителе. Оказалось, что в момент включения мелькающего света испытуемый видел резко все элементы тестового поля. Круг казался белым с заметным желтоватым оттенком, а черные пятна — черными. Затем в течение нескольких секунд черные пятна бледнели и исчезали на фоне мелькающего круга. В момент выключения мелькающего света испытуемый видел обычный последовательный образ, в течение 1—2 сек. круг казался испытуемому черным с заметным синеватым оттенком, а черные пятна — серыми, значительно светлее фона.

Результаты этих опытов говорят о том, что при неподвижном сетчаточном изображении отдельное, даже кратковременное освещение объекта позволяет глазу (в зависимости от яркости и продолжительности засветки) разрешать мелкие элементы объекта. Периодическое повторение таких же исчезали быстрее, а разрешающая способность глаза становилась хуже. Это явление было заметным даже в условиях, когда испытуемый фиксировал свободным глазом маленькую фиксационную точку в полностью затемненной комнате.

Если на молочное стекло присоски посылался мелькающий свет с плавным переходом от света к темноте и от темноты к свету, то при этом результаты опытов заметным образом не изменялись.

В заключение еще раз отметим, что в заполнении пустого поля мелькающим окружением очень важную роль играет засветка сетчатки рассеянным светом (светом, рассеянным склерой или даже прозрачными средами глаза).

Все сказанное дает нам право утверждать, что для удовлетворительных условий работы зрительного анализатора человека необходимо некоторое постоянное (прерывистое или непрерывное) движение сетчаточного изображения, чего нельзя добиться никакими способами освещения изображений, неподвижных относительно сетчатки.

Р. Дитчберн и Д. Фендер (Ditchburn, Fender, 1955) проводили опыты с мелькающим изображением, неподвижным относительно сетчатки. Тестовым полем служил мелькающий круг, разделенный черной линией. Авторы утверждают, что наиболее благоприятные условия восприятия возникают при критической частоте мельканий. Такие утверждения не согласуются с нашими данными и кажутся результатом несовершенства методики.

5. Восприятие объектов, неподвижных относительно сетчатки и изменяющихся по цвету

Постараемся выяснить, в какой мере видимый цвет, возникающий на пустом поле при изменении освещения, зависит от этого изменения и в какой мере от цвета фона (ставшего пустым полем), на котором это изменение происходит.

В опытах тестовым полем служило молочное стекло, видимое испытуемому в присоске П₆ на фоне черного окружения. Молочное стекло имело прямоугольную форму с угловыми размерами сторон, равными 14 × 7°. К наружной поверхности молочного стекла приклеивали два поляроида с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации. Граница соприкосновения поляроидов делила молочное стекло на два квадрата. Посылая свет на молочное стекло из двух осветителей, прикрытых фильтрами и соответствующим образом ориентированными поляроидами, экспериментатор мог произвольно и независимо изменять цвета двух половинок тестового поля. Плоскости поляризации поляроидов на молочном стекле (перпендикулярные друг другу) были соответственно параллельны плоскостям поляризации поляроидов осветителей, поэтому цвет каждой из половинок тестового поля определялся только светом одного из осветителей. Кроме того, на молочное стекло присоски посылался неполяризованный свет из третьего осветителя. Третий осветитель позволял экспериментатору прибавлять к двум половинкам тестового поля одинаковое количество света, а затем по мере надобности изменять его. Естественно, что и изменения этого света были всегда одинаковыми для двух половинок тестового поля.

Максимальная яркость молочного стекла присоски не превышала 3000 асб при диаметре отверстия диафрагмы 1,5 мм. Допустим, что цвет одной из половинок тестового поля А, а другой — В. В какой-то момент вследствие неподвижности относительно сетчатки тестовое поле становится пустым. Теперь к обоим полям делается одинаковая надпороговая для А и В добавка света С, т. е. цвета А и В одновременно заменяются на А' = А + С и В' = В + С. Добавка делается сразу же после образования пустого поля, т. е. в условиях, в которых состояние глаза еще мало изменилось вследствие адаптации. При таком изменении освещения оба поля должны появиться на фоне пустого поля. Если их цвет зависит только от разностей А' — А и В' — B, то он будет зависеть только от С, и оба поля должны казаться всегда одинаковыми, каковы бы ни были А, В и С.

Наоборот, если при добавке к двум разным цветам А и В того же третьего цвета появляющиеся поля будут различными, то в чем бы ни выражалось это различие, оно будет свидетельствовать о том, что возникающий сигнал зависит не только от того, каков добавленный цвет С, но и от того, к какому цвету произведена добавка.

В такой постановке опыта очень существенно, что у испытуемого выясняют только один вопрос: одинаковы ли поля, появляющиеся при добавке, или они различны? От него не требуется оценка этого различия. Словесные описания различий двух цветов неизбежно обладают известной субъективностью; наличие какого бы то ни было различия обладает, как правило, значительно лучшей воспроизводимостью.

Опишем опыт (рис. 37), в котором одна половинка тестового поля была насыщенно красной, а другая — насыщенно зеленой. После того как тестовое иоле становилось пустым полем, на обе половинки молочного стекла добавочно посылался пучок слабого синего света. В момент включения синего света тестовое поле окрашивалось для испытуемого в равномерно синий цвет. Затем в течение 1—3 сек. этот цвет угасал и вновь появлялось пустое поле.

Здесь следует отметить, что в действительности в момент включения синего света, когда испытуемый видел тестовое поле равномерно синим, красная половинка тестового поля лишь приобретала малиновый оттенок, а зеленая половинка — синеватый. Следовательно, различие по цвету между двумя половинками оставалось очень большим, однако оно не замечалось испытуемым.

В результате подобных опытов с различными цветами А, В и С удалось установить следующее. Любое надпороговое (для А и В) увеличение света, падающего на пустое поле, не проявляет различий тестового поля, если опыт проводится в условиях, в которых состояние глаза не успевает заметно измениться вследствие адаптации. В момент увеличения света все тестовое поле кажется испытуемому окрашенным равномерно в цвет С — цвет добавки. Иначе говоря, цвет, видимый испытуемым в момент над-порогового увеличения света, падающего на пустое поле, определяется только данной добавкой света и не зависит от того, на каком фоне дается эта добавка.

Однако описанное выше справедливо только для увеличения освещения, но становится неверным при выключении добавки, т. е. при замене А' = А + С и В' = В + С на А и В. В этом случае (при «отрицательном приращении») оба поля появляются как различные, причем их цвет зависит как от того, каковы исходные цвета А и В, так и от того, какова вычитаемая добавка С.

Серией опытов, в которых изменялись цвета А, В и С удалось установить следующее. Любое надпороговое уменьшение света, падающего на пустое поле, проявляет различия тестового поля, но при этом видимый цвет тестового поля оказывается искаженным, т. е. не соответствующим ни одному из цветов А, В и С.

Указанные простые правила были проверены на различных цветах А, В и С на нескольких испытуемых, однако они требуют одной существенной оговорки. Чтобы испытуемый увидел какое-то изменение яркости на фоне тестового поля, оно (это изменение) должно быть выше некоторого порога. Самый же порог, как известно, в соответствии с законом Вебера — Фехнера растет по мере увеличения яркости тестового поля. Ранее (раздел 3 настоящей главы) мы обнаружили, что изменения яркости пустого

Рис. 37. Схема опыта. В каждой паре рисунков на левом изображено неподвижное тестовое поле, на правом — видимый цвет этого поля 1 — тестовое поле и его видимый цвет в первый момент опыта; 2 — спустя 1—3 сек. появляется пустое поле, исчезают все видимые различия; 3 — к двум половинкам тестового поля (красной и зеленой) делается одинаковая добавка слабого синего света. При этом испытуемый видит на двух половинках поля только эту добавку; 4 — спустя 1—3 сек. появляется пустое поле; 5 — выключается сделанная ранее добавка синего света. В момент выключения добавки в какой-то мере проявляются различия неподвижного тестового поля; 6 — спустя 1—3 сек. появляется пустое поле

◄

►

Рис. 38. Схема опыта. В каждой паре рисунков на левом изображено неподвижное тестовое поле, на правом — видимый цвет этого поля

1 — тестовое поле и его видимый цвет в первый момент опыта; 2 — спустя 1—3 сек. появляется пустое поле и в таком состоянии глаз находится 2 мин.; 3 — по истечении 2 мин. удаляются цветные фильтры, тестовое поле становится белым. В этот момент испытуемый видит тестовое поле состоящим из двух половинок (верхняя темнее нижней); 4 — спустя 1—3 сек. вновь появляется пустое поле; 5 — полностью выключается свет, падающий на молочное стекло присоски. При этом испытуемый вновь видит тестовое поле состоящим из двух половинок (верхняя светлее нижней)

◄

Рис. 39. Схема опыта. В каждой паре рисунков на левом изображено неподвижное тестовое поле и яркий белый предмет, движущийся по фону этого поля. На правом рисунке каждой пары изображен видимый цвет тестового поля и предмета

1 — тестовое поле и его видимый цвет в первый момент опыта; 2 — спустя 1—3 сек. появляется пустое поле (предмет еще кажется белым); 3 — спустя 20 сек. (предмет кажется голубым); 4 — картина спустя 40 сек. (предмет кажется синим)

Рис. 40. Схема опыта. В каждой паре рисунков на левом изображено красносинее подвижное тестовое поле, на фоне которого находится черно-белая заслонка — неподвижное тестовое поле. На правом рисунке каждой пары изображен видимый цвет этих полей.

— тестовое поле и его видимый цвет в первый момент опыта; г —спустя 1—3 сек. на васлонке образуется пустое поле и она сливается с фоном подвижного тестового поля; 3 — заслонка на фоне границы между красной и синей половинками подвижного тестового поля

поля, необходимые для проявления различий тестового поля, также соответствуют закону Вебера — Фехнера. В дальнейшем мы попытались пронаблюдать это в условиях, аналогичных только что описанным. При этом результаты опытов носили чисто качественный характер.

В этих опытах А, В и С имели одинаковый спектральный состав, но сильно различались по яркости. Если яркость А была значительно больше яркости В, то приращение С можно было подобрать так, чтобы оно было выше порогового для В, но ниже порогового для А. В этом случае как при включении, так и при выключении добавки С появлялось только поле с меньшей яркостью. Этот совершенно естественный результат ограничивает утверждение о том, что при положительной добавке поля, к которым добавляется свет, остаются неразличимыми. Поэтому при описании опытов мы подчеркивали, что добавки являлись заведомо надпороговыми для обоих полей.

Порог видимых изменений света зависит от фона, на котором они происходят. Существенно, что такая зависимость сохраняется даже в условиях, когда этот фон вследствие неподвижности относительно сетчатки не воспринимается испытуемым.

В последующих опытах мы попытались выяснить, как и какими будут восприниматься короткие вспышки света и короткие выключения света в условиях, уже описанных в начале этого раздела.

Допустим, что одна половинка тестового поля имеет цвет А, а другая — В. Затем после возникновения пустого поля на все поле посылается вспышка света, в результате которой на время вспышки половинки тестового поля имеют цвет А' = А + С и В' = В + С. Оказалось, что во всех случаях, когда продолжительность вспышек лежала в пределах от 0,01 до 0,05 сек., испытуемый не замечал различий тестового поля, а видимый цвет вспышки казался ему цветом С. Когда продолжительность вспышки достигала 1 сек., вслед за выключением света (спустя очень небольшой, но заметный отрезок времени) уже появлялись различия между двумя половинками тестового поля.

Пусть теперь одна половинка тестового поля имеет цвет А' — А + С, а другая В' = В + С. Затем после возникновения пустого поля компонента С выключается на небольшой отрезок времени. В этой серии опытов выключение компоненты С, продолжавшееся сотые доли секунды, воспринималось испытуемым лишь в качестве какого-то изменения света (никакого цвета испытуемый назвать не мог). Когда выключение компоненты С продолжалось десятые доли секунды, испытуемый воспринимал их как вспышки света, видимый цвет которых напоминал дополнительный к цвету С. Когда продолжительность выключения компоненты С достигала 1 сек., испытуемый уже замечал различия между двумя половинками тестового поля.

6. Изменения в состоянии сетчатки после образования пустого поля

Образование пустого поля выражается в том, что все различия в цвете, видимые испытуемым, постепенно выравниваются, пока не наступает полное их слияние. Начало этого процесса — уменьшение всех видимых различий — по крайней мере внешне напоминает давно известное явление адаптации, возникающее в процессе фиксации глазом цветного образца одного цвета на фоне другого. В результате адаптации, даже при некотором движении глаз, видимые цвета образцов обесцвечиваются (теряют насыщенность), сближаясь один с другим. Правда, этот процесс, наблюдаемый без присоски, протекает значительно медленнее, чем образование пустого поля, и почти никогда не доходит до полного исчезновения видимых различий. Указанное сходство побудило многих исследователей применять термин «адаптация» к процессу образования пустого поля. Первоначально идея отождествления этих явлений возникла и у нас, однако смущала большая разница в скорости наблюдаемых изменений. B связи с этим появилось желание выяснить, заканчивается ли процесс адаптации к моменту образования пустого поля или продолжается и после его образования.

В данной серии опытов применялась присоска П₆. Неподвижным тестовым полем служил светлый прямоугольник, расположенный на черном фоне (прямоугольный кусочек молочного стекла присоски). Высота прямоугольника равнялась 20°, ширина — 10°, цвет черного фона оставался неизменным. Цвет прямоугольника изменяли при помощи светофильтров.

В первой серии экспериментов, в которых применяли различные фильтры, перед каждым опытом нижнюю половинку прямоугольника, служащего неподвижным тестовым полем, загораживали черной бумагой, не пропускающей свет. Испытуемый в первый момент видел яркий квадрат на черном фоне (верхнюю часть прямоугольника), а через 1—3 сек. после начала опыта появлялось пустое поле (яркий квадрат для испытуемого сливался с фоном). В таком состоянии испытуемый находился 1—2 мин., после чего осторожно, чтобы не нарушать неподвижности изображения, снимали черную бумагу с нижней части прямоугольника. При этом испытуемый 1—3 сек. видел яркий квадрат (нижнюю половину прямоугольника), а затем квадрат сливался для испытуемого с темным фоном, т. е. появлялось пустое поле в условиях, когда обе половины прямоугольника освещены одинаково. Через 2—3 сек. полностью выключался свет и испытуемый видел два совершенно различных последовательных образа, относящихся к верхней и нижней половинкам прямоугольника.

В одном из опытов, схема которого изображена на рис. 38, прямоугольник, служащий неподвижным тестовым полем, заслоняли красным фильтром и, кроме того, нижнюю его половину прикрывали нейтральным фильтром, поглощающим 85% света. В первый момент испытуемый видел красный прямоугольник, верхняя половина которого была гораздо ярче нижней. В последующий момент (через 1—3 сек.) появлялось пустое поле (для испытуемого обе половины прямоугольника сливались с черным фоном), и в таком состоянии испытуемый находился 2 мин. По истечении 2 мин. осторожно, чтобы не нарушить неподвижности сетчаточного изображения, убирали одновременно красный и нейтральный фильтры, и прямоугольник оказывался освещенным белым светом. При такой замене испытуемый видел появившийся прямоугольник светло-синим (оттенок, близкий к дополнительному цвету) и состоящим из двух резко различных половин. Верхняя половина прямоугольника, т. е. половина, освещенная в предыдущий отрезок времени более ярким красным светом, казалась синее и темнее нижней половины. В этих новых условиях опыта через 1—3 сек. прямоугольник снова исчезал, т. е. снова возникало пустое поле. Вслед за этим полностью выключали свет и появлялся последовательный образ — темно-синий прямоугольник, также состоящий из двух резко различных половин, но на этот раз верхняя половина казалась светлее нижней.

Если вместо красного фильтра взять любой другой, то получаются аналогичные результаты. При этом, естественно, оттенок дополнительного цвета будет уже дополнительным к другому цвету.

Проведенные опыты дают нам право предположить существование двух разных процессов: первый — «быстрый» процесс исчезновения всех видимых различий неподвижного тестового поля и второй— «медленный», легко обнаруживаемый, например, при помощи последовательных образов.

Для длительного непрерывного наблюдения медленного процесса был предпринят следующий опыт.

Между молочным стеклом присоски и источником света помещали красный фильтр, сделанный из желатиновой пленки. Фильтр находился вблизи молочного стекла, но его не касался. Он был настолько большим, что прикрывал все видимое поле при любых движениях глаза. Сквозь молочное стекло движения фильтра не были заметны глазу и поэтому не могли препятствовать образованию пустого поля. В желатиновой пленке был сделан прокол, через который на прямоугольное молочное стекло падал пучок белого света, и вследствие постоянных движений глаза все время воспринимался испытуемым в виде светлого пятна (рис. 39). Оказалось, что движение такого пятна в поле зрения не мешало появлению пустого поля. Пустое поле появлялось спустя 1—3 сек. после начала опыта. В первый момент появления пустого поля пятно казалось испытуемому ярким и белым на темно-сером фоне. Затем, благодаря медленному процессу в течение 30—40 сек., видимый цвет пятна заметно изменялся, приобретая к концу этого периода насыщенный синий цвет. Аналогичные результаты опытов получались при использовании фильтров любого другого цвета. Пятно, белое в первый момент после появления пустого поля, приобретало затем насыщенный оттенок цвета, приблизительно дополнительного к цвету неподвижного тестового поля.

Результаты опытов позволяют считать, что после появления пустого поля воздействие неизменных и неподвижных относительно сетчатки стимулов существенно изменяет состояние сетчатки — изменение величины и характера ее реакции на то же излучение. Медленный процесс не замечается испытуемым после появления пустого поля, так как в зрительном нерве нет сигналов. Когда появляется сигнал, на нем сказывается состояние сетчатки, меняющееся в результате медленного процесса.

7. Восприятие объектов, неподвижных относительно сетчатки и занимающих часть ноля зрения

В этом разделе дано описание опытов, в каждом из которых глаз испытуемого воспринимал одновременно неподвижные и подвижные тестовые поля.

В опытах использовалась присоска П₈, на которую укреплялись заслонки (неподвижные тестовые поля) различного цвета и размеров. Обычно заслонка состояла из двух половинок разного цвета, чаще всего — из черной и белой половинок. Фон (т. е. подвижное тестовое поле), на котором были видны заслонки, в одних случаях представлял собой однородный лист бумаги (того или иного цвета), в других случаях на нем была изображена цветная мозаика — лист картона с наклеенными на него образцами из цветового атласа Оствальда.

Оказалось, что так же как и в предыдущих опытах, всегда внутри неподвижного тестового поля уже через 1—3 сек. после начала опыта исчезали все видимые различия и оно превращалось в визуально однородное пустое поле. Видимый цвет подвижного тестового поля не претерпевал при этом никаких изменений. Когда угловые размеры неподвижного тестового поля были меньше угловых размеров равномерного по цвету подвижного тестового поля и первое поле оказывалось целиком на фоне второго, видимый цвет пустого поля уже через несколько секунд сливался с цветом подвижного тестового поля. Иначе говоря, если заслонка присоски целиком оказывалась на фоне одноцветного и равномерно освещенного листа бумаги, то вне зависимости от цвета и размера этой заслонки она через 1—3 сек. сливалась с фоном (т. е. бумагой) и не замечалась испытуемым, который видел только лист бумаги (рис. 40). В данном случае пустое поле оказывалось аналогичным слепому пятну, которое также заполняется цветом окружающего фона.

В одном из опытов испытуемый поочередно переводил взгляд с листа бумаги красного цвета на лист бумаги синего цвета, так что круглая заслонка, состоящая из черной и белой половинок, оказывалась на фоне то одного, то другого листа. Вслед за сменой фона видимый цвет заслонки в течение нескольких секунд перекрашивался из красного в синий, когда взгляд переводился на синюю бумагу, и из синего в красный, когда взгляд переводился на красную бумагу.

Иными словами, субъективно заслонка всегда перекрашивалась в цвет равномерного фона и полностью с ним сливалась в течение нескольких секунд. Здесь следует вспомнить, что в действительности цвет черно-белой заслонки оставался неизменным и, как показывают опыты, в данном случае никакой роли не играл. Все это подтверждает сделанное ранее предположение, что с участка сетчатки, соответствующего пустому полю, в частности пустому полю заслонки, сигналы по зрительному нерву не поступают.

Если подвижное тестовое поле (фон) представляло собой цветную мозаику (разноцветные бумажки, наклеенные на картон), а неподвижное тестовое поле (заслонка) имело угловые размеры, значительно превосходящие размеры отдельных равномерных частей подвижного тестового поля (отдельных бумажек), то в этом случае пустое поле не могло слиться с фоном, видимый его цвет все время оставался темно-серым, а при засветке второго глаза принимал оттенок засветки. В условиях, когда неподвижное тестовое поле и отдельные равномерные по цвету части подвижного тестового поля были примерно одного и того же размера, наблюдалась постоянная тенденция к слиянию видимого цвета пустого поля с фоном частей подвижного тестового поля. При этом полное слияние наступало лишь в случаях, когда пустое поле оказывалось целиком на фоне той или иной равномерной по цвету части подвижного тестового поля.

В одном из опытов (рис. 41) в поле зрения глаза находились на некотором расстоянии два одинаковых черно-белых неподвижных тестовых поля А₁ и А₂ (две заслонки), расположенных на фоне подвижного тестового поля Б₁ и Б₂. Диаметр каждого из неподвижных тестовых полей равнялся 10°. Расстояние между краями этих полей 10°. Подвижное тестовое поле состояло из двух половин (Б₁ и Б₂). Одна половина (Б₁) поля была пестрой, т. е. состояла из разноцветных участков, каждый из которых имел угловые размеры, значительно меньшие 10°. Вторая половина этого ноля (Б₂) была равномерно окрашенной (большой лист красной бумаги). Испытуемый держал глаз в таком положении, что неподвижное тестовое поле А₁ всегда оказывалось на фоне пестрой половины подвижного тестового ноля (Б₁), а тестовое поле А₂ на одноцветном равномерном фоне Б₂. Выяснялся вопрос, каким будет видимый цвет каждого пустого поля, если по условиям опыта видимый цвет одного из них не может слиться с пестрым фоном подвижного тестового поля Б₁, а видимый цвет другого может слиться с равномерным фоном Б₂? Иначе говоря, могут ли в определенных условиях изменяться одновременно и независимо один от другого видимые цвета пустых полей, разделенных пространственно.

Оказалось, что спустя 1—3 сек. после начала опыта исчезали различия каждого из неподвижных тестовых полей, т. е. каждое из них становилось пустым полем. Поверхность этих полей казалась испытуемому равномерной, темно-серого цвета. Вслед за этим видимый цвет пустого поля, расположенного на равномерном фоне Б₂, сливался с видимым цветом фона. Видимый цвет пустого поля, расположенного на пестром фоне Б₁, оставался темно-серым. Когда в этом же опыте давалась засветка второго глаза, видимый цвет пустого поля, расположенного на пестром фоне одновременно со всем фоном (т. е. Б₁ и Б₂), приобретал цветовой оттенок засветки другого глаза. Пустое поле, слившееся с равномерным фоном Б₂, при этом никак не проявлялось.

В последнем опыте данной серии неподвижным тестовым полем служила черно-белая заслонка, видимая испытуемым на фоне экрана — однородного и равномерно освещенного красного листа бумаги (рис. 42). Диаметр заслонки был равен 10°. Кроме диафрагмы присоски П₈, через которую смотрел испытуемый на экран, к присоске приклеивали ограничитель поля зрения — вторая круглая диафрагма, которая оставляла свободным для восприятия центральный участок сетчатки (50°).

Ограничитель поля зрения был создан только для того, чтобы во время опыта при небольших движениях глаза края экрана (края листа красной бумаги) не попадали в иоле зрения испытуемого. В первый момент опыта испытуемый видел красный круг (центральную часть экрана) и чернобелую заслонку на его фоне.

В этих условиях через несколько секунд после начала опыта возникало пустое поле для всего поля зрения, и испытуемый говорил, что наступила «тьма». Поскольку экран являлся неподвижным, его изображение при движениях глаза перемещалось по сетчатке. Но так как края экрана не попадали в поле зрения, заданное ограничителем, а самый экран освещался достаточно равномерно, освещенности всех точек сетчатки оставались неизменными, что было эквивалентно неподвижности сетчаточного изображения.

В следующий момент к красному экрану прикрепляли четыре узкие полоски белой бумаги, которые образовывали квадрат, расположенный внутри ограничителя поля зрения. Размеры и положения квадрата были такими, что заслонка оказывалась расположенной внутри квадрата (в поле зрения, при небольших движениях глаз, квадрат не касался заслонки).

Испытуемый сразу же замечал и полоски бумаги и то, что поле, ограниченное этими полосками, в течение нескольких секунд перекрашивалось в красный цвет, т. е. принимало истинный цвет экрана. Если полоски бумаги убирали, то вновь возникало пустое поле для всего поля зрения, в течение нескольких секунд видимый цвет экрана из красного переходил в серый, сливался с цветом ограничителя поля зрения и для испытуемого наступала тьма. Важный для нас результат опыта состоял в том, что черно-белая заслонка, исчезнувшая для испытуемого в начале опыта, в дальнейшем не появлялась. Видимый цвет заслонки всегда изменялся синхронно с видимым цветом экрана.

Результаты этих опытов позволяют сделать важные для нас выводы. Прежде всего следует, что пустое поле не имеет собственного цвета. Любые изменения в освещении какого-то данного участка поля зрения не разрушают пустого поля, прилегающего к этому участку. Изменяющееся по цвету окружение пустого поля может изменять видимый цвет пустого поля в самых широких пределах.

Следует заметить, что восприятие пустого поля нельзя отождествлять с восприятием, возникающим при отсутствии действующего света, т. е. восприятие неподвижного черного тестового поля, до того как оно перешло в пустое поле, нельзя отождествлять с восприятием этого пустого поля. Черный цвет соответствует сигналу об отсутствии света, а пустое поле — отсутствию сигнала. При сигнале об отсутствии света мы видим черный цвет, при отсутствии сигнала на пустом поле мы можем видеть любой цвет.

Результаты всех предыдущих опытов позволяют считать, что в обычных условиях восприятия мы часто имеем дело с пустыми полями, возникающими в естественных условиях, когда смотрим на большие поверхности, равномерные по цвету, например на голубое безоблачное небо или равномерный экран.

Действительно, хотя глаз человека все время находится в движении, однако часто эти движения укладываются в пределах ограниченного телесного угла. Если однородный фон имеет угловые размеры, большие этого телесного угла, то на сетчатке должна быть область, в пределах которой

в течение времени, достаточного для образования пустого поля (1—3 сек.), не происходит никаких изменений. При этом на соответствующем участке воспринимаемого объекта возникает пустое поле, что, однако, остается субъективно незаметным, поскольку это пустое поле принимает окраску окружения. При восприятии равномерной поверхности зрительный анализатор экстраполирует видимый цвет с краев поверхности на ее середину. Отсутствие сигналов с какого-то участка сетчатки служит для зрительного анализатора информацией о том, что этому участку соответствует равномерная поверхность, цвет которой должен оставаться неизменным и равным цвету ее краев. При этом переход из состояния первого момента восприятия, когда глаз получает сигналы от всей поверхности, к состоянию, когда используется экстраполяция, оказывается плавным и никогда в естественных условиях не замечается наблюдателем.

Видимый цвет пустого поля, возникающий в естественных условиях всегда равен цвету его краев, т. е. всегда равен цвету поверхности, на которой он возникает.

Для видимого цвета пустого поля, возникающего в искусственных условиях, характерны два различных случая. В одном случае этот цвет определяется цветом, видимым второму глазу испытуемого. Поэтому, когда второй глаз закрыт, пустое поле кажется «тьмой», темно-серым фоном, а когда дается засветка, оно принимает цвет засветки. Второй случай наблюдается, когда в искусственных условиях пустое иоле оказывается на фоне равномерной поверхности и сливается с этой поверхностью, или, иными словами, когда пустое поле, возникающее на заслонке присоски, может принять цвет пустого поля, возникающего в естественных условиях. Такое слияние полей понятно, если считать, что и то и другое пустое поле возникает в результате отсутствия сигналов, а отсутствие сигналов с какого-то данного участка сетчатки однозначно истолковывается вышележащими отделами зрительного анализатора. Можно сказать, что зрительный анализатор «отождествляет» пустое поле, возникающее в искусственных условиях, с пустым полем, возникающим в естественных условиях.

Именно поэтому пустое поле, получаемое при помощи присосок, всегда кажется равномерным фоном (внутри поля исчезают все видимые различия), а видимый цвет поля всегда заполняется цветом окружения, когда оно оказывается на равномерной поверхности. Опыты с присосками позволяют изучать свойства пустого поля, возникающего в естественных условиях.

8. Инерция в видении цвета пустого поля

В настоящем разделе рассматривается инерция, обнаруживающаяся в виˊдении цвета пустого поля.

Во всех опытах применялась присоска П₈. Неподвижным тестовым полем служила черно-белая заслонка, угловой размер которой был равен 10°. Подвижным тестовым полем служили различные бумажные экраны.

В первом опыте, повторяющем один из опытов предыдущего раздела, подвижным тестовым полем служил бумажный экран, состоящий из двух половин. Одна половина экрана была красной, другая синей (рис. 43). Опыт состоял в том, что, после появления пустого поля на заслонке, испытуемый поочередно смотрел на каждую половину экрана и добивался положения, при котором заслонка целиком оказывалась на фоне то красной, то синей половин. Оказавшись на одной из половин экрана, пустое поле принимало ее цвет и полностью с ней сливалось. Такой результат мы уже наблюдали. В данном случае существенным было следующее. Когда испытуемый менял точки фиксации так, что после красной половины пустое поле оказывалось на синей, то в первый момент (уже на синей половине) пустое поле оставалось красным, затем плавно, в течение 2—3 сек. перекрашивалось в синий цвет и сливалось с синим фоном. При переходе

Рис. 41. Схема опыта. В каждой паре рисунков на левом изображено подвижное тестовое поле, на фоне которого находятся две черно-белые заслонки— два неподвижных тестовых поля, жестко укрепленных на присоске. Одна половина подвижного тестового поля пестрая, другая имеет равномерную окраску. На правом рисунке каждой пары изображен видимый цвет тестовых полей

1 — тестовые поля и их видимый цвет в первый момент опыта; г —спустя 1—3 сек. на заслонках образуется пустое поле; 3 — в следующий момент видимый цвет правой заслонки сливается с цветом равномерного фона. Видимый цвет левой заслонки с пестрым фоном слиться не может

Рис. 42. Схема опыта. В каждой паре рисунков на левом изображено тестовое поле, которое состоит из черной диафрагмы округлым отверстием, чернобелой заслонки и красного равномерного фона, видимого испытуемому через отверстие диафрагмы. Диафрагма и заслонка жестко связаны с присоской (неподвижные тестовые поля). Красный фон — подвижное тестовое поле. На правом рисунке каждой пары изображен видимый цвет тестового поля

1 — тестовое поле и его видимый цвет в первый момент опыта; 2 — вследствие равномерности красного фона и неподвижности остальных частей тестового поля спустя 1—3 сек. внутри диафрагмы образуется пустое поле; 3 — на красный фон накладываются полоски белой бумаги, образующие квадрат. При этом видимый цвет фона становится красным. Черно-белая заслонка не появляется

Рис. 43. Схема опыта. В каждой паре рисунков на левом изображено красно-синее подвижное тестовое поле, на фоне которого находится черно-белая заслонка — неподвижное тестовое поле. На правом рисунке каждой пары изображен видимый цвет этих полей 1 — тестовое поле и его видимый цвет в первый момент опыта; г—спустя несколько секунд на заслонке образовалось пустое поле и его видимый цвет слился с цветом красной половины фона; 3 — произошла смена точек фиксации, в результате которой пустое поле оказалось на фоне синей половины фона. В первый момент видимый цвет пустого поля еще остается красным; 4 — спустя несколько секунд видимый цвет пустого поля сливается с цветом синей половины фона; 5 — вторая смена точек фиксации. Пустое попе оказалось на красной половине фона. В первый момент видимый цвет пустого поля еще остается синим; 6 — спустя несколько секунд видимый цвет пустого поля вновь сливается с цветом красной половины фона

Рис. 44. Схема двух опытов. Левый ряд рисунков показывает стадии исчезновения заслонки (неподвижного тестового поля) на фоне, медленно и плавно изменяющемся по цвету. Плавное изменение цвета фона делает исчезновение заслонки более продолжительным и удобным для наблюдения. Правый ряд рисунков показывает стадии появления заслонки в аналогичных условиях опыта

с синей половины экрана на красную пустое поле точно так же и с той же скоростью перекрашивалось в красный цвет и сливалось с красным фоном.

Во всех последующих опытах этой серии заслонка (т. е. неподвижное тестовое поле) направлялась испытуемым на центр белого экрана и оставалась в таком положении до конца опыта. При помощи двух осветителей, фотозатворов и системы вращающихся поляроидов в затемненной комнате экспериментатор изменял с заданной скоростью цвет экрана (скажем, от цвета А к цвету Б и обратно). Опыты показали, что всегда для любых двух цветов экрана, например А и Б, можно было подобрать такую скорость изменения цвета от А к Б и от Б к А, при которой испытуемый совершенно четко замечал изменения цвета экрана и не видел исчезнувшей на его фоне заслонки. Иначе говоря, при некотором заметном на глаз изменении цвета экрана видимый цвет заслонки успевает изменяться вместе с цветом экрана.

При более быстром изменении цвета экрана испытуемый уже начинал замечать заслонку. Исчезая на фоне относительно неизменного экрана и появляясь вновь при его изменениях, заслонка всегда казалась испытуемому однородным кругом (в действительности, как мы знаем, она состояла из черной и белой половинок). Исчезновение заслонки всегда протекало так, что сначала исчезала периферическая часть и в последнюю очередь центральная. Появлялась она внезапно, целиком, с резкими краями (рис. 44). Когда цвет экрана изменялся настолько быстро, что видимый цвет заслонки не успевал подравниваться к цвету экрана, испытуемый отмечал хорошо заметное отставание изменений цвета заслонки по сравнению с изменениями цвета экрана. Серия таких опытов очень наглядно показывает отмечавшуюся выше инерцию в вйдении цвета пустого поля.

Если изменения цвета экрана достигали 1—3 периодов в секунду (свет изменялся по синусоидальному закону), видимый цвет заслонки уже не успевал перекрашиваться вслед за экраном и принимал равномерную окраску, напоминающую смесь изменяющихся цветов экрана.

В разделе 4 настоящей главы мы отмечали, что неподвижный объект (неподвижное тестовое поле) легко исчезает на фоне мелькающего окружения, если сетчаточное изображение этого объекта засвечивается рассеянным мелькающим светом. В опытах настоящего раздела свет мелькающего экрана, попадая на склеру глаза, засвечивал всю сетчатку, в том числе и изображение заслонки. При этом в полном соответствии с данными раздела 4 оказалось, что при скоростях мельканий, превышающих всего лишь 3—6 периодов в секунду, различия между видимым цветом заслонки и цветом экрана исчезают, а участок поля зрения, соответствующий заслонке, кажется мелькающим синхронно со всем экраном. Здесь существенно отметить, что отдельно взятый период или полупериод изменений цвета экрана вызывает появление заслонки, исчезнувшей на фоне экрана, а непрерывный ряд этих периодов ведет к исчезновению заслонки, т. е. к распространению мельканий экрана на участок поля зрения, занятый заслонкой. Существенно и то, что частота мельканий, при которой исчезает заслонка, значительно меньше критической частоты мельканий.

В ряде опытов белый экран освещали двумя осветителями. Из одного осветителя на экран посылали неизменный свет. Цвет освещения (обозначим его буквой А) в данном случае не играл никакой роли. После появления пустого поля на заслонке (заслонка сливалась с экраном) из другого осветителя на экран подавали заметные глазу испытуемого вспышки света различной интенсивности, спектрального состава и продолжительности. В некоторых опытах освещение экрана полностью выключали на различные небольшие отрезки времени. Оказалось, что во всех случаях, когда продолжительность вспышки или выключения света не превышала нескольких сотых долей секунды, испытуемый замечал заслонку только на этот отрезок времени, т. е. пока цвет экрана был отличным от цвета А, а видимый цвет заслонки вследствие инерции оставался равным этому цвету. С окончанием вспышки, если она была не очень яркой, или после выключения света экран вновь приобретал цвет А, и заслонка с видимым цветом А вновь оказывалась неразличимой на его фоне. Видимый цвет пустого поля заслонки начинал заметно изменяться только в том случае, если продолжительность вспышки или выключения света увеличивалась до нескольких десятых долей секунды. При этом, естественно, с окончанием вспышки или выключения света заслонка, став отличной от цвета А, некоторый отрезок времени оставалась заметной на фоне экрана цвета А.

В последнем опыте раздела 7 (см. описание опыта и рис. 42) мы могли наблюдать как бы плавный переход пустого поля, возникающего в искусственных условиях, в пустое поле, возникшее в естественных условиях. При этом черно-белая заслонка, расположенная на фоне экрана и исчезнувшая в начале опыта, в дальнейшем не появлялась. Этот факт говорит о том, что инерции в вйдении того и другого пустых полей одинаковы. Различия этих инерций обязательно проявили бы исчезнувшую заслонку в моменты перехода пустого поля из одного состояния в другое.

Таким образом, опыты, описанные в настоящем разделе, обнаруживают определенную инерцию в вйдении пустого поля. В дальнейшем мы постараемся выяснить, какова роль этой инерции в процессе зрения.

9. Пространственная развертка процесса образования пустого поля

Опыты раздела 6 показали, что в работе зрительного анализатора обнаруживаются два существенно различных процесса: «быстрый» и «медленный». В дальнейшем процесс восприятия различий в пределах неизменного и неподвижного сетчаточного изображения мы будем называть «быстрым» процессом. Началом процесса будем считать момент, когда произошло последнее изменение действующего света, а концом — момент образования пустого поля. Повторив ранее сказанное, отметим, что быстрый процесс, по-видимому, можно связать с известным в электрофизиологии фактом появления импульсов в зрительном нерве в ответ на изменение интенсивности света действующего на сетчатку (on- и off-эффекты) .

В задачу опытов настоящего раздела входит более подробное рассмотрение быстрого процесса.

В этих опытах использовалась присоска П₆ и насадки с капиллярами, описание которых дано ниже. Забегая вперед, отметим, что указанные насадки позволяют получать пространственную развертку быстрого процесса, т. с. позволяют испытуемому одновременно видеть все стадии этого процесса в различных условиях опыта.

Во многих случаях при изучении зрения возникает необходимость перемещать по сетчатке изображение границы двух полей с постоянной, наперед заданной скоростью. Эта задача решается при помощи капилляра, укрепленного в насадке присоски П₆ и видимого испытуемому на фоне молочного стекла, отраженного в зеркальце. Одна из конструкций такого капилляра схематически изображена на рис. 45. Видимые размеры капилляра определяются его действительными размерами и увеличением короткофокусной линзы.

Внутренний диаметр капилляра 0,03—0,05 мм. Видимый наружный диаметр фона С (отражения в зеркальце молочного стекла) — около 45—50°. Нижняя часть капилляра проходит через центр фона, а верхняя смещена относительно этого центра на 9—11°. Если ось симметрии присоски и зрительная ось совпадают, то в поле зрения нижняя часть капилляра приходится на fovea, а середина верхней части пересекает область с наибольшей плотностью палочек. Концы капилляра представляют собой маленькие изогнутые воронки А и Б, наружный диаметр которых в самой широкой части равен 0,6 мм. В одну из воронок вставлен жгутик из ваты, не выступающий над ее краями. Воронки и части капилляра, выступающие наружу из насадки, покрыты слоем клея, показанным на рис. 45 пунктирной линией, который после высыхания предохраняет эти части от повреждений.

Рис. 45. Схематическое изображение капилляра, укрепленного в насадке присоски П₆ (первый вариант насадки с капилляром)

При помощи микропипетки или маленькой кисточки в воронку А подается раствор спирта, окрашенный в черный цвет анилиновым красителем. Черная жидкость быстро смачивает вату и заполняет весь капилляр. При испарении жидкости мениск всегда движется от воронки Б к воронке А, т. е. к высыхающему уплотненному жгутику ваты. С изменением концентрации спирта изменяется интенсивность испарения и скорость движения мениска жидкости в капилляре.

Угловую скорость движения мениска, видимого испытуемым через короткофокусную линзу присоски, легко определить, зная длину капилляра в градусах и время движения мениска по капилляру, определяемое испытуемым при помощи секундомера. Скорость движения мениска в капилляре может изменяться от нескольких угловых минут до нескольких градусов в секунду. При некотором увеличении поверхности испарения раствора в воронке А указанные скорости могут возрастать в 10—20 раз.

Если внутренняя поверхность капилляра достаточна чиста, то мениск окрашенного раствора, движущийся по капилляру, не оставляет никаких соринок, капилляр чист и прозрачен и по цвету мало отличается от молочного стекла. В первые секунды опыта испытуемый видит мениск как резкую движущуюся границу между черной жидкостью и ярким молочным стеклом. Перекрывая пучок света, падающий на молочное стекло присоски, цветными фильтрами, придают фону ту или иную окраску.

Как уже указывалось, внутренний диаметр капилляра равен приблизительно 0,03—0,05 мм. При этом масса жидкости, находящейся в капилляре, столь незначительна, что любые резкие движения глаза практически не вызывают изменений формы мениска и не нарушают плавного, равномерного хода мениска в капилляре и его изображения на сетчатке. Если опыты проводятся при одной и той же температуре с одним и тем же раствором, то разброс скоростей движения мениска от опыта к опыту не превышает 5%.

Во многих опытах имеет смысл использовать одновременно два движущихся мениска. Это достигается следующим образом. После того как из воронки Б вся жидкость уходит в капилляр, в эту же воронку микропипеткой подается небольшое количество раствора, так чтобы между первой и второй порциями раствора в капилляре оказывался продолговатый пузырек воздуха. В этом случае в поле зрения испытуемого движутся два мениска — две границы, каждая из которых представляет собой границу между белым или цветным и черным полем. При этом на передней границе движущегося пузырька происходит включение света, а на задней его границе — выключение. Картина, которую видит испытуемый в первый момент опыта и спустя несколько секунд, т. е. после того как образуется пустое поле, показана на рис. 46.

На рис. 47 показана насадка, при помощи которой, как и в предыдущем случае, изучают восприятие изображений, перемещающихся по сетчатке с заданной скоростью.

Корпус насадки 1 склеен из черной бумаги. Он имеет форму параллелепипеда, одна из граней которого срезана и заклеена бумажкой со щелью. Щель параллельна срезанной грани, равна ее длине и имеет ширину 2,0—2,5 мм. Щель заклеена тонким молочным стеклом 2. Толщина стекла — около 0,2 мм. Внутрь корпуса насадки свет может попадать только через молочное стекло. Молочное стекло освещается узким пучком

Рис. 46. Пояснительная схема к первому варианту насадки с капилляром

а—изображение части капилляра, видимой глазу испытуемого в первый момент опыта Черная жидкость заполнила весь капилляр и движется в направлении, указанном стрелками. В нижней части капилляра виден движущийся вместе с жидкостью продолговатый пузырек воздуха, б — картина, которую видит испытуемый через несколько секунд после начала опыта, т е. после появления пустого поля

света так, чтобы склера глаза оставалась в полной темноте. Нижнюю часть насадки пересекает капилляр 3, который проходит через ось симметрии присоски и параллелен щели, прикрытой молочным стеклом (на рис. 47 он перпендикулярен плоскости чертежа). Две маленькие изогнутые воронки 4, которыми заканчивается каждый из концов капилляра, выведены из насадки и скреплены клеем с ее корпусом. В одной из воронок находится жгутик ваты, которую смачивают чистым (без краски) раствором спирта. Внутренний диаметр капилляра и ширина воронок могут иметь размеры, близкие к тем, о которых упоминалось при описании предыдущей насадки, или значительно отличающиеся от них, если того потребуют условия опыта. На расстоянии 1 мм от капилляра в дне насадки расположена параллельная капилляру щель 5, ширина которой несколько превышает наружный диаметр капилляра. Положение щели таково, что глаз не может видеть молочное стекло. Глаз видит только изображение молочного стекла в капилляре, увеличенное линзой присоски. Обычно это изображение имеет вид яркой полосы, видимой на совершенно черном фоне. Положение яркой полосы на отрезке капилляра, заполненного жидкостью, и положение ее на отрезке, свободном от жидкости, смещены приблизительно так, как это показано на рис. 48, а. В этом случае движение мениска в капилляре представляет собой движение двух границ. Движение одной границы сопровождается включением света, движение другой — выключением. Картина, видимая испытуемым после образования пустого поля, показана на рис. 48, б и в. Ширина, количество и положение изображений молочного стекла в капилляре определяются взаимным расположением молочного стекла и капилляра и задаются экспериментатором во время изготовления насадки. В некоторых случаях целесообразно пользоваться капилляром, имеющим в сечении не круглую, а овальную форму. Иногда, чтобы упростить картину, видимую испытуемым, уменьшают ширину щели 5 и, прикрывая часть капилляра, остав

ляют только одну наиболее яркую полоску. Угловые скорости движения мениска определяются и регулируются так же, как и в первом варианте насадки с капилляром. В зависимости от задач опыта экспериментатор может пользоваться первым или вторым вариантом насадки. При первом варианте почти вся сетчатка оказывается засвеченной ярким фоном молочного стекла, при втором почти вся сетчатка находится в темноте.

Рис. 47. Второй вариант насадки с капилляром к присоске П₆

После того как присоску сажали на глаз и появлялось пустое поле, испытуемый, в зависимости от конструкции насадки, видел картину, изображенную на рис. 46 или 48. Образно говоря, испытуемому были видны как бы две «кометы», движущиеся по фону пустого поля. Соответственно одна из комет казалась яркой, другая очень черной («гораздо чернее темного фона пустого поля»).

В дальнейшем яркую комету условимся называть ои-кометой, а темную — off-кометой (поскольку первая соответствует включению света, а вторая — выключению).

При этом если быстрый процесс можно связывать с on- и оff-эффектами, то пространственные развертки быстрого процесса можно рассматривать как аналоги нейрограмм со зрительного нерва.

Передняя часть каждой из комет имела участок, равномерный по цвету. Затем видимый цвет этих участков плавно переходил в видимый цвет пустого поля.

Чтобы определять временные характеристики быстрого процесса, измеряли видимую длину комет. Во время опыта на молочное стекло присоски бросали тень от узенькой полоски бумаги. Поскольку тень перемещалась по молочному стеклу, она, хотя и не очень резко, была видна испытуемому на фоне пустого поля. После того как тень пододвигали близко к комете, испытуемый сравнивал ширину тени и длину кометы. Всегда можно было подобрать такую полоску бумаги, ширина тени которой равнялась бы длине кометы. После опыта измерялась ширина тени в угловых величинах. Поскольку при этом угловая скорость кометы была уже известна, то мы получали все сведения о временных характеристиках быстрого процесса.

Граница двух полей, движущаяся по фону пустого поля, вызывает в некотором участке сетчатки резкое изменение освещения и, следовательно, появление быстрого процесса. Поскольку граница перемещается по сетчатке с постоянной скоростью, возникают условия, при которых испытуемый может наблюдать одновременно все стадии быстрого процесса.

Мы попытались выяснить, как сказываются воздействия некоторых стимулов на длину и цвет кометы в условиях, когда эти стимулы затрагивают только некоторую часть сетчатки.

По фону пустого поля в непосредственной близости от on- и оff-комет перемещались (и поэтому были видны) объекты различного цвета и яркости с угловым диаметром около 5—7°. При этом заметного изменения длины и цвета комет не наблюдалось. Когда указанные объекты пересекали комету, цвет комет изменялся лишь на участках, непосредственно затронутых перемещающимся объектом.

Если какая-то часть капилляра была заштрихована поперечными черными полосками, то испытуемый видел комету, проходящую через такой участок, расчлененной на изолированные отрезки. Оказалось, что такие условия не изменяют заметным образом общей длины и цвета on- и off-

Рис. 48. Пояснительная схема ко второму варианту насадки с капилляром

а — капилляр и движущийся в нем мениск жидкости, видимый испытуемым в первые секунды опыта, бив — тот же капилляр и мениск, видимый испытуемым после появления пустого по ля Стрелками показано направление движения мениска

комет. С точностью, доступной для данной методики, удалось выяснить, что длина комет изменяется пропорционально скорости движения менисков.

Полученные результаты позволяют нам рассматривать кометы как развертки быстрого процесса в пространстве. Действительно, если воздействие стимулов на участки сетчатки, граничащие в поле зрения с кометой, не влияют заметным образом на ее длину и цвет, то, по-видимому, и воздействие изображения мениска не должно влиять на участки, через которые оно уже прошло и которым соответствует угасание быстрого процесса. Кроме того оказалось, что продолжительность быстрого процесса, измеренная по времени появления пустого поля, и продолжительность быстрого процесса, измеренная при помощи комет, приблизительно совпадают (мы говорим «приблизительно», поскольку испытуемым довольно трудно установить момент, когда исчезают все различия тестового поля).

При достаточно малой скорости движения изображения по сетчатке мениски уже не видны и, следовательно, кометы не появляются. Так, например, в условиях, когда на склеру падал яркий свет, а видимая яркость молочного стекла присоски равнялась 500 асб, при движении мениска со скоростью относительно сетчатки, равной 18—19 угловым минутам в секунду, испытуемый еще ничего не видел, а при скорости, равной 23—24 угловым минутам в секунду, испытуемый уже видел on-и off-кометы. Если опыты велись без засветки склеры, через которую обычно на сетчатку падает рассеянный свет, то появление комет отмечалось испытуемым уже при движении мениска со скоростью 3—5 угловых минут в секунду.

Как уже указывалось, передняя часть каждой кометы имеет участок, равномерный по цвету, который затем плавно переходит в видимый цвет пустого поля. Очевидно, наличие такого участка говорит о том, что быстрый процесс в своей начальной стадии изменяется мало и угасание начинается лишь спустя некоторое время. Измерения показывают, что продолжительность начальной, мало изменяющейся части быстрого процесса приблизительно равна 1—3 сек., угасание же этого процесса длится 2—5 сек

Изменение спектрального состава света, падающего на молочное стекло присоски, не вызывало заметного изменения длины комет. Оn-комета всегда принимала цвет молочного стекла, а оff-комета казалась черной с оттенком цвета, дополнительного к цвету отг-кометы. Увеличение яркости падающего на молочное стекло света на 2—3 порядка приводило к некоторому увеличению длины комет.

В дальнейшем была сделана попытка проследить за поведением комет в условиях резкого изменения засветки глаза.

Когда роговица закрыта присоской, легко изменять засветку всей сетчатки рассеянным светом, изменяя освещение склеры. Резкое изменение засветки могло приводить к укорочению или полному исчезновению комет. Оказалось, что всегда можно было подавать на сетчатку такие изменения яркости, при которых объекты, исчезнувшие для испытуемого вследствие неподвижности сетчаточного изображения, почти не появляются, а изменения, происходящие с кометами в этих условиях, хорошо видны испытуемому.

Здесь мы подчеркиваем лишь тот факт, что изменение засветки, в частности, приводит к полному или частичному торможению быстрого процесса (комета мгновенно исчезает или укорачивается, а затем восстанавливается). Это явление, по-видимому, аналогично известному в электрофизиологии сетчатки процессу предвозбудительного торможения. Предвозбудительное торможение хорошо видно на нейрограммах, полученных на зрительном нерве животных. На рис. 49 показан пример такого торможения на зрительном нерве лягушки.

Чтобы проследить за поведением быстрых процессов в условиях, близких к обычным условиям восприятия, была использована присоска П₇ (см. описание присоски). Неподвижным тестовым полем в данном случае служил капилляр, аналогичный капилляру из насадки первого типа (рис. 45).

После укрепления присоски изображение окружающих объектов и изображение капилляра накладывались на сетчатке одно на другое. В первые несколько секунд испытуемый видел на фоне фиксируемого объекта резкое изображение капилляра в виде тени, наложенной на этот объект. Затем, вследствие неподвижности капилляра относительно сетчатки, тень исчезала и слегка проявлялась лишь в моменты, когда смена точек фиксации сопровождалась значительным изменением цвета объекта, на фоне которого оказывался капилляр. Когда капилляр переставал восприниматься испытуемым, движение мениска черной жидкости внутри капилляра вызывало появление on- и off-комет. Испытуемый видел кометы на фоне окружающих предметов, а появляющееся иногда при смене точек фиксации слабое изображение капилляра не мешало ему вести наблюдение за кометами.

Был проведен следующий опыт. Перед испытуемым стояло три экрана. Один из них был пестрым (картон с наклеенными на него разноцветными бумажками). Второй экран состоял из двух, очень мало отличающихся по цвету половин. И, наконец, третий экран представлял собой равномерный по цвету и освещению лист бумаги. Каждый экран испытуемый видел под таким углом, чтобы на его фоне свободно умещалось изображение капилляра, а следовательно, и комет.

Во время опыта испытуемый поочередно смотрел на экраны и менял точки фиксации таким образом, чтобы кометы не выходили за пределы экрана. Оказалось, что когда испытуемый менял точки фиксации на первом (пестром) экране, то каждая такая смена сопровождалась мгновенным исчезновением on- и оff-комет, которые затем возникали заново вследствие движения головной части кометы. Когда испытуемый менял точки фиксации на втором экране так, чтобы в момент смены фон, на котором были видны кометы, слегка изменялся, кометы укорачивались с последующим увеличением до прежнего размера. И, наконец, смена точек фиксации на третьем (равномерном по цвету) экране не приводила к заметному изменению длины on- и off-комет.

Можно полагать, что описанные укорочения и исчезновения комет следует рассматривать как показатели полного и частичного торможения быстрого процесса, соответствующего тем участкам сетчатки, на которых

Рис. 49. Нейрограммы со зрительного нерва лягушки (R. ridibunda)

На нижнем снимке записаны импульсы, появившиеся в ответ на замену света темнотой и темноты светом К моменту вамены темноты светом импульсы еще шли, но затем были полностью заторможены Это предвозбудительное торможение хорошо видно на записи

в момент смены точек фиксации и после него видны изменения комет. Описанные опыты позволяют утверждать, что в зависимости от изменений в освещении, которые происходят в результате смены точек фиксации, быстрые процессы на различных участках сетчатки могут тормозиться полностью, частично и, наконец, не тормозиться совсем.

Во время фиксации объекта глаза человека постоянно находятся в движении и, в частности, совершают небольшие, но резкие повороты. При этом движения глаз сопровождаются появлением и торможением ряда быстрых процессов, соответствующих тем частям сетчатки, по которым в результате движений глаз переместилось изображение резко выраженных элементов объекта. Видимый цвет пустого поля, расположенного внутри равномерного по цвету объекта, определяется окружением; зрительный анализатор экстраполирует на пустое поле цвет, видимый по краям поверхности. При этом оказывается, что то, с чего мы экстраполируем, дискретно (чередование быстрых процессов и торможений в результате скачков глаза), а то, что мы получаем в результате экстраполяции, непрерывно (видимый цвет пустого поля не изменяется во времени, пока наблюдатель фиксирует объект). Однако все становится понятным, если мы вспомним о существовании инерции в виˊдении цвета пустого поля. Эта инерция позволяет нам при экстраполяции с краев равномерной поверхности видеть ее неизменной по цвету в условиях, когда изображение краев непрерывно и скачкообразно перемещается по сетчатке, что в свою очередь необходимо для того, чтобы мы видели эти края.

Здесь следует заметить, что при фиксации продолжительность отдельного резкого поворота глаз около 0,02 сек., а время, приходящееся на такие повороты, не превышает 3% от всего времени фиксации. При резком изменении окружения пустого поля заметные изменения его видимого цвета вследствие инерции наступают спустя лишь десятые доли секунды.

10. Восприятие предметов, движущихся по фону пустого поля

Ранее мы уже описывали опыты, в которых по фону пустого поля перемещались некоторые объекты. Рассмотрим этот случай несколько подробнее. Чтобы облегчить изложение, будем называть предметами те тестовые поля, подвижные относительно сетчатки, которые перемещаются по фону пустого поля.

В первой серии опытов этого раздела применяли присоску П₆ и в широких пределах, от опыта к опыту, изменяли цвет неподвижного тестового поля. В каждом опыте после появления пустого поля по его фону перемещали черный предмет диаметром 3°. При этом оказалось, что видимый цвет пустого поля не изменяется, но иногда вокруг движущегося предмета возникает небольшой ореол. Можно думать, что подобные ореолы появляются в результате экстраполяции, напоминающей ту, о которой речь шла в разделе 7. Только в данном случае экстраполяция направлена нс внутрь, а вовне, от границы движущейся поверхности. Существенно для нас то, что внутри ореола различия неподвижного тестового поля не проявляются. Видимый цвет черного предмета совпадает с цветом того последовательного образа, который возникает в данных условиях при полном выключении света. Последнее понятно, поскольку появление черного предмета в поле зрения и выключение света, падающего на этот же участок сетчатки,— практически процессы тождественные. Далее оказалось, что видимый цвет черного предмета зависит не только от цвета неподвижного тестового поля, но и от скорости движения предмета. Последнее обусловлено тем, что цвет последовательного образа изменяется во времени и в зависимости от характера движений предмета появление и угасание последовательного образа будут различными.

Здесь уместно вспомнить опыты, о которых речь шла в одном из предыдущих разделов. В этих опытах по фону пустого поля перемещался яркий белый предмет. Диаметр предмета 3°. Яркость его во всех опытах была значительно больше яркости неподвижного тестового поля. При этом оказалось, что видимый цвет пустого поля не изменяется, а видимый цвет белого предмета в первый момент (т. е. сразу после появления пустого поля) кажется белым, а затем в течение 30—40 сек. заметным образом изменяется, приобретая насыщенный оттенок цвета, приблизительно дополнительного к цвету неподвижного тестового поля.

В одном из опытов, в котором применяли присоску П₆, неподвижным тестовым полем служило яркое белое поле — молочное стекло присоски (рис. 50). По фону поля перемещали красный предмет, диаметр которого равнялся 3°, а яркость была заметно меньше яркости этого поля. Оказалось, что в момент появления пустого поля, когда видимый цвет белого тестового поля становился темно-серым, видимый цвет красного предмета из красного переходил в темно-красный и оставался заметно темнее пустого поля. Затем второй глаз испытуемого засвечивали красным светом, в результате чего видимый цвет пустого поля приобретал красный оттенок, а цвет предмета становился более насыщенным; предмет казался «очень красным», по-прежнему заметно темнее пустого поля. При засветке второго глаза синим цветом видимый цвет пустого поля приобретал синий оттенок, а видимый цвет красного предмета резко терял свою насыщенность, казался темно-коричневым и так же, как во всех предыдущих случаях, оставался заметно темнее пустого поля.

Здесь следует отметить, что, хотя с изменением условий данною опыта видимый цвет фона, по которому движется предмет, и видимый цвет предмета резко изменяются, характер различия, существующего между неподвижным тестовым полем и предметом, на всех этапах опыта сохраняется.

На рис. 51 показан результат одного из опытов, в котором применяли присоску П₈. В этом опыте подвижным тестовым полем служил хорошо освещенный большой лист красной бумаги, на фоне которого в течение всего опыта находилось неподвижное тестовое поле (заслонка), состоящее из двух половин. Левая половина неподвижного тестового поля была черной, правая — белой. Диаметр неподвижного тестового поля равнялся 20°. Движущимся предметом служил маленький красный кружок, цвет которого совпадал с цветом подвижного тестового поля. Диаметр кружка равнялся 3°. Выяснялся вопрос, каким будет видимый цвет предмета, движущегося по фону пустого поля, возникшего на заслонке. Здесь мы подчеркиваем: красный предмет равен по цвету подвижному тестовому полю, а видимый цвет пустого поля в данных условиях опыта становится равным цвету этого же подвижного тестового поля.

Оказалось, что испытуемый четко видит предмет, движущийся по фону пустого поля, хотя самого пустого поля не замечает. При этом на правой половине пустого поля предмет кажется испытуемому чрезвычайно насыщенно красным и темнее подвижного тестового поля. На левой половине пустого поля этот же предмет кажется испытуемому розовым и светлее подвижного тестового поля. Иногда вокруг предмета испытуемый замечал небольшие ореолы. Здесь, как и в предыдущем опыте, наблюдается тенденция к сохранению характера различий (по яркости и цвету), существующих между неподвижным тестовым полем и предметом.

11. О роли засветки глаза рассеянным светом

Обычно экспериментаторы, исследуя зрение человека, не придают большого значения засветке сетчатки через склеру. Это естественно, поскольку при более или менее постоянном освещении и, следовательно, постоянной засветке, рассеянный свет, падающий на сетчатку, мало сказывается на результатах многих опытов. Однако в работах со стабилизированным изображением особенно важно исключать засветку или сделать ее по возможности постоянной, поскольку (см. раздел 5) всякое надпороговое уменьшение засветки проявляет различия тестового поля, исчезнувшие вследствие неподвижности (при всякой надпороговой прибавке засветки испытуемый видит только эту прибавку). Во многих случаях существенное изменение засветки может быть вызвано не только случайными изменениями освещения, но и поворотом глаза или тенью, промелькнувшей по склере.

Прежде всего рассмотрим явления, возникающие в условиях мелькающей засветки большой яркости.

В одном из опытов с присоской П₃ полностью закрывалась роговица и свет мог проникать внутрь глаза только через склеру. Полосками лей-

Рис. 50. Схема опыта. В каждой паре рисунков на левом изображено неподвижное тестовое поле и движущийся по его фону красный предмет (подвижное тестовое поле). На правом рисунке каждой пары изображен видимый цвет тестового поля и предмета в разных условиях опыта

1 — тестовое поле и его видимый цвет в первый момент опыта; 2 — спустя 1—3 сек. образовалось пустое поле и изменился видимый цвет предмета; з — дается засветка второго глаза красным светом; изменился видимый цвет пустого поля и предмета; 4 — в следующий момент дается засветка второго глаза синим светом. Вновь меняется видимый цвет пустого поля и предмета

Рис. 51. Схема опыта. В каждой паре рисунков на левом изображен красный экран (подвижное тестовое поле) и черно-белая заслонка (неподвижное тестовое поле), расположенная на его фоне. На правом рисунке каждой пары изображены видимые цвета тестовых полей

I — тестовое поле и его видимый цвет в первый момент опыта; 2 — спустя 1—3 сек. на заслонке образовалось пустое ноле и ее видимый цвет слился с цветом экрана. Затем перед белой половиной заслонки экспериментатор передвигает красный кружок. Цвет кружка совпадает с цветом экрана. В этих условиях испытуемый видит только движение кружка, цвет которого кажется ему темнее и насыщеннее цвета экрана; 3 — в следующий момент экспериментатор передвигает круг жок перед черной половиной заслонки. В этих условиях движущийся кружок кажется испытуемому менее насыщенным по цвету, но гораздо светлее экрана

копластыря до предела расширялись веки, и на склеру посылался яркий мелькающий свет. В этих условиях при частоте мельканий обычно от 6 до 15 периодов в секунду испытуемый видел яркие мозаики, переливающиеся всеми цветами радуги. Мозаики имели очень насыщенные цвета; они были мелкими в области fovea и крупнее на периферии сетчатки. Особенно красочной эта картина становилась в моменты увеличения и уменьшения частоты мельканий.

В дальнейшем на глаз испытуемого сажали присоску П₆, пропускающую рассеянный свет внутрь глаза только через роговицу и зрачок, т. е. только через прозрачные среды глаза (засветка через склеру исключалась). В этом случае возникающая мозаика сразу теряла свою яркую раскраску, становилась блеклой, хотя и с заметными цветовыми оттенками. Однако стоило в этом опыте ввести в пучок света, падающего на молочное стекло присоски, оранжевый фильтр (фильтр Шотта OG-2), как вновь мозаика приобретала такие же яркие и разнообразные цветовые оттенки.

Эти опыты прежде всего говорят о роли засветки сетчатки мелькающим светом через склеру, которая представляет собой как бы оранжевый фильтр. Кроме того, они говорят о том, с какой осторожностью нужно относиться к результатам опытов, в которых изменяющийся свет попадает на склеру. Каков цветовой оттенок засветки глаза через склеру, легко убедиться, если в полностью затемненной комнате осветить ярким пучком света височную часть склеры испытуемого. В этих условиях экспериментатор видит, что вся внутренняя область глаза светится оранжевым светом. Такой опыт наглядно показывает, на какой фон засветки накладывается сетчаточное изображение, когда склера ярко освещена.

В ряде опытов засветка сетчатки мелькающим светом осуществлялась и через склеру, и через молочное стекло присоски. Иногда такие засветки были синхронными для молочного стекла и склеры, иногда асинхронными. В некоторых опытах освещение различных частей склеры и различных частей молочного стекла было сдвинуто по фазе. В таких опытах испытуемые часто видели фантастические по сложности, многообразию и расцветке геометрические фигуры с центром в фовеальной части сетчатки. Описание таких опытов могло бы занять много места, однако это не приблизило бы нас к пониманию этих явлений. Здесь можно высказать лишь предположение, что сложные, необычные изменения яркого цвета на сетчатке приводят к путанице информации на каких-то этажах зрительного анализатора, в результате чего испытуемые видят столь удивительные картины. Следует заметить, что опыты этой серии тяжело переносятся некоторыми испытуемыми. Отбор испытуемых в данном случае требует определенной осторожности.

В дальнейшем мы постарались выяснить, как влияет на видимый цвет тестового поля тот факт, что глазное дно имеет оранжевый цвет благодаря пигментам и кровеносным сосудам. В этих опытах тестовое поле, неподвижное относительно сетчатки, освещалось изменяющимся по яркости белым светом. На сетчатку свет поступал только через прозрачные среды глаза.

Опыты показали, что белое тестовое поле, исчезнувшее вследствие неподвижности, при некотором плавном и надпороговом увеличении яркости белого экрана вызывает ощущение желтого цвета. Плавное надпороговое уменьшение яркости белого тестового поля приводило к явно заметному посинению последнего. Если в этих условиях исчезнувшее тестовое ноле было достаточно ярким, то появляющийся синий цвет казался испытуемому насыщенно синим.

Не исключено, что полученные результаты обусловлены оранжевым цветом глазного дна и их необходимо учитывать в опытах с изменяющейся яркостью (или цветом) тестового поля.

Чтобы выяснить, как приспосабливается глаз к некоторым, неподвижным относительно сетчатки аномалиям в освещении, было сделано несколько опытов, в которых применялись присоски П₇ и П₈. При помощи присоски П₇ на разных участках сетчатки создавались темные тени (неподвижные относительно сетчатки). В процессе восприятия тени накладывались на сетчаточное изображение, при этом каждая тень, грубо говоря, равномерно срезала некоторую постоянную часть света. Вместо заслонок к присоске П₈ прикреплялись различные нейтральные и цветные фильтры. При помощи нейтрального фильтра можно было на заданном участке сетчатки в определенное число раз уменьшать яркость сетчаточного изображения.

Оказалось, что уже через несколько секунд испытуемый перестает замечать присутствие довольно темных теней и фильтров (поглощающих, например, 70—90% света), если он смотрит на равномерные поверхности или объекты с малым световым и цветовым контрастом деталей. Рассматривание испытуемым очень пестрых и контрастных картин в какой-то мере проявляло наличие теней и фильтров. Слабые тени и фильтры (поглощающие, например, 20—30% света) практически не замечались испытуемым даже на пестром фоне.

Эти опыты говорят о том, что хотя глаз человека хорошо приспосабливается к некоторым постоянным и неподвижным аномалиям в освещении сетчатки, однако полностью приспособиться к ним не может (во всяком случае в течение одного опыта).

Выводы

Результаты опытов второй главы позволяют нам утверждать следующее. Для оптимальных условий работы зрительного анализатора человека необходимо некоторое постоянное (прерывистое или непрерывное) движение сетчаточного изображения. Если тестовое поле (любых размеров, цвета и яркости) становится и остается строго неизменным и неподвижным относительно сетчатки, то в этих условиях спустя 1—3 сек. оно становится и остается пустым полем.

Очень часто в процессе восприятия на отдельных участках сетчатки возникают условия неизменного освещения. Такие условия возникают при восприятии достаточно больших и равномерных поверхностей и небольших движениях глаз. Если неизменность освещения продолжается свыше 3 сек., то внутри равномерной поверхности (или поверхностей) возникает пустое поле. Пустое поле всегда принимает окраску окружения и в обычных условиях никогда не замечается человеком. Иными словами, зрительный анализатор экстраполирует видимый цвет краев поверхности на ее середину.

В соответствии с данными электрофизиологии мы полагаем, что у человека неизменность и неподвижность сетчаточного изображения ведет к исчезновению или резкому уменьшению числа импульсов, поступающих с глаза в зрительный нерв. При этом отсутствие сигналов с какого-то участка сетчатки служит для зрительного анализатора информацией о том, что этому участку соответствует равномерная поверхность, цвет которой не изменяется и равен цвету ее краев.

Можно сказать, что зрительный анализатор «отождествляет» пустое поле, возникающее в искусственных условиях, с пустым полем, возникающим в естественных условиях. Поэтому пустое поле, возникающее в искусственных условиях, всегда кажется испытуемому равномерным фоном (внутри поля исчезают все видимые различия), а видимый цвет поля всегда заполняется цветом окружения.

В работе зрительного анализатора обнаруживаются два существенно различных процесса: первый — быстрый процесс исчезновения всех видимых различий неподвижного тестового поля и второй — медленный, который обычно легко обнаруживается при помощи последовательных образов. Быстрый процесс, по-видимому, можно связать с известным в электрофизиологии фактом появления импульсов в зрительном нерве в ответ на изменение интенсивности света (on- и оff-эффекты). Второй, медленный процесс, по-видимому, связан с изменением состояния сетчатки — ее адаптации.

В вйдении цвета пустого поля обнаруживается определенная инерция. Эта инерция позволяет нам при экстраполяции с краев равномерной поверхности видеть эту поверхность неизменной по цвету в условиях, когда изображение краев непрерывно и скачкообразно перемещается по сетчатке, что в свою очередь необходимо для того, чтобы мы видели эти края.