A színészlelés fiziológiai alapjai

Az előadások a következő témára: "A színészlelés fiziológiai alapjai"— Előadás másolata:

1 A színészlelés fiziológiai alapjai
Schanda János

2 A szem szerkezetének fejlődése
Különböző fajokban különböző, mégis azonos gének működnek a kifejlesztésében pl. a légy és az egér esetében. A primitív szemben is a rhodopsin a fotopigmens, (600 millió éves) S és L (vagy M fotopigmens 500 millió éves (régebbi, mint a gerincesek).

3 A látás és a camera obscura
Mo Tzu: BC Ibn al-Havtham: 965 –1039 Leonardo da Vinci: 1452 – 1519 Neurális faktorok Késői látóképesség visszaadás problémái Információ szűrés

4 Szem transzmisszió Folytonos vonal: Cornea és aqueous humor
Szaggatott vonal: minden a retina előtt

5 Leképezés különböző állati szemekben
fésű-kagyló: 2 retina Polip és halak: mozgó lencse

6 Leképezés különböző állati szemekben
Madarak: flexibilis lencse Főemlősök: görbületi sugarat is változtatják

7 Az emberi szem

8 Látótér és mélységi látás
Emberi látás 208°-os szöget fog be vízszintesen Éles látás kb. 0,15 dioptrián belül: pl. 0,7 m – 1,8 m

9 Horopter, szteropszis Az a kör, melyről a két szemmel történő fixálás esetén élesen látunk

10 Az emberi szem, részletek

11 A retina keresztmetszete

12 Receptorok Receptorok egy energiafajtát másikká alakítanak
Pálcikák, 120 x 106, szkotopos látás,V’(l), max érzékenység 507 nm. Csapok, 6 x 106, fotopos látás Pálcika látás kb. 100-szor érzékenyebb, de vörösben nem: sötétkamra világítás Fovea centralisban, 0,2 – 0,3 mm átmérő (kb. 1°): csap/mm2

13 Csap és pálcika eloszlás

14 Sejt elhelyezkedés a foveolaban, leképeződés az agyban
Foveola kb. 0,01 %-a a retina területének, de az agyban a látókéreg 8 %-ra képeződik le. 0,4 szögperc-re vannak a csapok a foveolaban.

15 A fovea szerkezete

16 Csapok és pálcikák

17 Csapok Hosszú hullámhosszú, Long wavelength sensitive, érzékenység max.: 560 nm. Közepes hullámhosszú, Meddium wavelength sensitive, érzékenység max.: 530 nm. Rövid hullámhosszú, Short wavelength sensitive, érzékenység max.: 425 nm. Arányuk durván: L:M:S=32:16:1, de nagy egyéni szórás

18 A 3 csapféleség színképi érzékenysége

19 A foveális retina sematikus szerkezete

20 Retina képek adaptív optikával és anélkül

21 Adaptív optikai rendszer sematikus vázlata
Caroll J, Gray DC, Roorda A, Williams DR: Recent advances in retinal imaging with adaptive optics, Opt. & Photonics News, Jan. 2005, 161,

22 Csap – pálcika időfüggés
Pálcikák: kb. 100 ms-os szummáció Csapok: 10 ms – 20 ms szummáció Hz-ig villogás érzet

23 Fotopos – mezopos – szkotopos látás
fénysűrűség, cd/m2 : Oftalmologiai fénysűrűség egység, retinális megvilágítás: 7 mm-es pupilla esetén 1 troland = 0,01 cd/m2

24 Fotopigmensek Pálcika: rhodopsin, áll az opsin-ből (egy protein) és a retinal-ból (A-vitamin származék) Csapokban különböző opsinok (meghatározzák az abszorpciós színképet) A retinal elnyeli a fényt: alakját változtaja, photoisomerizáció, esetleg kettétörik – kifakul.

25 Pálcikák és csapok működése
Sötétben Na+ ionok áramlanak a külső szegmensbe Fény hatására a cGMP csatornák zárnak Sötétben 50 pA-es sötétáramot kapcsol ki a fény, a membrán hiperpolarizációja –40mV-ról –70mV-ra nő. cGMP: cyclic guanosine monophosphate továbbítja az információt a fényabszorpció és a sejt membrán közt

26 Pálcikák és csapok összehasonlítása
Nagy érzékenység Sok fotopigmens Nagy belső erősítés Telítődik nappali megvilágítás esetén Lassú, hosszú integrációs idő Beeső szórt fényre érzékeny Csapok Kevésbé érzékenyek Kevesebb fotopigmens Kisebb belső erősítés Nagyobb telítési fénysűrűség Gyorsabb működés, rövidebb integrációs idő, nagyobb időbeli felbontás Nagyobb tengely irányú érzékenység

27 Fotopigmensek kódolása
A DNS molekulán a nukleotidok sorrendje kódolja fotopigmenst A rhodopszint kódoló gene a 3. kromoszomán van, az S-csap pigmnest kódoló a 7. Kromoszomán, az L és M pigmenst kódoló az X kromoszomán, és a 364 kódoló közül csak 15 különböző. Kis különbségek az L és az M pigmensekben is vannak.

28 Csap sejt csoportok a retinában
L, M, S csapok H1 és H2 horizontális sejtek, hozzájárulnak az antagonisztikus jel/környezet jelek kialakításához, különböző L,M, pálcika kapcsolatok (amakrin sejtek) B bipoláris sejtek, itt már centrum/környezet antagonisztikus hatások: On- és Off centrum sejtek G ganglion sejtek: MC magnoceluláris):in- és dekrementáló PC (parvoceluláris):2-2 in-és dekrementáló KC (konioceluláris):2 inkrementáló

29 Az antagonisztikus (L-M), (S-L,M) és L+M jelekből az agyban kialakuló észleleti szín-dimenziók

30 A kettős (ON-OFF) jelek kialakulása
Az ON-Centre bipoláris sejtet a csap jel aktiválja, Az OFF-Centre sejtet a fény csökkenése aktiválja Ganglion tüzelési különbség

31 Központ és központ+környezet stimulálás
Pálcikák, csapok, horizontális és bipoláris sejtek: hyperpolarizáció Ganglion sejtek: tüzelés + környezeti inger gátol a receptor és horizontális sejtekben, bipolárisokban ellentétes polarizáció; ganglion sejtben gátlás

32 Jelek a ganglion sejtek színtjén
Bipoláris sejt receptív mezőjének ingerlésekor az On-Centrum bipolar depolarizál, és depolarizálja az On-ganglion sejtet, mely impulzus sorozattal válaszol. (Előtte a horizontális és amakrin sejtek módosítják a receptor jelet.) Ganglion sejt jel idegszálon jut az ikertestekbe (corpus geniculatum laterale)

33 Receptív mezők Retinán kis kerek mező stimulálása gerjeszt ganglion sejt tüzelés változást, körülveszi egy ellentétes hatású gyűrű: kontraszt-ra reagál. Foveában csak 1 vagy néhány receptor alkot receptív mezőt. Agyban a receptív mezők bonyolultabbak lehetnek

34 Mc- és PC- dendrit szerkezete
MC-sejt PC-sejt

35 ON-Centrum és OFF-Centrum válasz kialakulása klasszikus receptív mező esetén

36

37

38

39 A három sejt-réteg A Phasic magnocelluláris sejtek (MC) és a Tonic parvocelluláris sejtek (PC) két független hálózatot alkotnak Új felsimerés: koniocelluláris (KC) hálózat: S-receptor gerjesztéses Jeltovábbítási sebességek MC: 15 m/s PC: 6 m/s

40 Vizuális ideg-pályák Retinális kép Chiasma: kereszteződés
Elsődleges vizuális cortex

41 A jel útja a retinától az elsődleges vizuális kortexig

42 Rendeződés az ikertstekben, lateral geniculate nucleus

43 Ikertest – elsődleges vizuális cortex
Magno,-, parvo-, konio-rétegek leképzése

44 A cortex látással kapcsolatos részei

45 Az információ részletei

46 Az MC és PC sejtek dendrikus mezői a retinán
Az MC sejtek dendrikus mezői nagyobbak Az MC sejtek színképi érzékenysége V(l) jellegű

47 MC, PC és KC opponensség MC: nem opponens, öszegzi az M és L receptor jeleket PC: L-M és M-L opponens csatornák, fehér fényű gerjesztésre minimális válasz, 4 kimenő jel típus KC: M-S és S-L típust találtak Pálcika jelek elsősorban az MC réteghez járulnak hozzá

48 PC, KC és MC tulajdonságok
Összes sejtek %-a, kis dendritikus mezők Fenntartó jelek Vékony axonok, 6 m/s jel sebesség 4 parvo-réteghez visz jelet az ikertestben ON- és OFF-sejtek Erős szín-kontraszt válasz Erős akromatikus válasz kis felületű gerjesztésre

49 PC, KC és MC tulajdonságok
Erős S-receptor hatás Nagy sejt testek Válasz jel hasonló a PC sejthez Valószínű jelek: M-S, S-L(+m) Relatíve nagy receptív mezők

50 PC, KC és MC tulajdonságok
A ganglion sejtek 10 %-a, nagy dendritikus mezők Tranziens válaszok Vastag axonok: 15 m/s jel sebesség 2 magno-réteghez vezet az ikertestben L+M jel V(l) jellegű On- és OFF sejt alcsoportok

51 További MC tulajdonságok
MC On- és OFF sejt alcsoportok Nagy érzékenység akromatikus kontrasztra Nagy időbeli felbontás Támogatja a szereo-látást Stimulus hely-változásra érzékeny Vörös-zöld azonos fénysűrűségű kontúrra érzékeny

52 Szabványos színképi érzékenységi görbék
1.2 V(l) VM(l) 1 V´(l) y(l)10 0.8 0.6 rel. sensitivity 0.4 0.2 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 wavelength, nm

53 PC On- és OFF sejtek tüzelése csak központi, nagy felületű és csak környezeti ingerlésre On (increment) ganglion sejtek tüzelése nő gerjesztésre és viszont

54 MC sejtek a változást regisztrálják
Növekvő kontrasztú 300 ms hosszú 1,5 s ismétlődésű gerjesztés hatása On-centre OFF-centre

55 Kölcsönhatások, él kiemelés
Ugyanaz a receptor tartozhat az egyik ganglion sejtnek a centrumához, másiknak a környezetéhez Gerjesztési és gátlási hatások

56 A vörös+zöld csatorna neurális hálózata
Nappali főemlősök: jó térlátás: kis receptív mezők – egyetlen csapból való elvezetés Opponens jelek: központ – környezet: differenciálódott az L és S csappá, új elvezetésre nem volt szükség A vizuális kortexet a tapasztalás módosította

57 Színezet rendszerek Kék – sárga: S / (L+M) Vörös – zöld: M / L
S csapok eloszlása, sebezhetősége (mérgek, szem-betegségek stb.) eltérő S és (L,M) csapoknak eltérő a evolúciós fejlődése Háromszín-látás csak emberben és néhány főemlősben

58 Színlátási rendellenességek
Dichromát protanope deuteranope tritanope Anomális trichromát protanomalia deuteranomalia tritanomalia Monochromát csap monochromát pálcika monochromát

59 A színlátás rendelleneségek alaptípusai
Protanópia Tritanópia Deuteranópia

60 Normál trichromát Caroll J, Gray DC, Roorda A, Williams DR: Recent advances in retinal imaging with adaptive optics, Opt. & Photonics News, Jan. 2005, 161,

61 Dichromát Vörös-zöld rendellenesség: csap sűrűség normális, de csak S és M csapja van Caroll J, Gray DC, Roorda A, Williams DR: Recent advances in retinal imaging with adaptive optics, Opt. & Photonics News, Jan. 2005, 161,

62 Dichromát Vörös-zöld rendellenesség : csap sűrűség a normálisnak csak 35 % csak S és L csapja van. Caroll J, Gray DC, Roorda A, Williams DR: Recent advances in retinal imaging with adaptive optics, Opt. & Photonics News, Jan. 2005, 161,

63 Rod achromat Öröklött pálcika monokromát
Caroll J, Gray DC, Roorda A, Williams DR: Recent advances in retinal imaging with adaptive optics, Opt. & Photonics News, Jan. 2005, 161,

64

65  1,00 %  0,02 %

66  1,10 %  0,01 %

67  0,002 %  ? %

68 Ishihara test Az európai férfi lakósság 8 % színtévesztő, nőknél ez csak 0,4 %.

69 Színes térkép jó és rossz színezése
Jó színezés Rossz színezés Normál Deuteranop