مفاهیم کلیدی: چشم انسان، دید محیطی، دید مرکزی
مشاهده علمی ۲۰۵
مقدمه:
دید محیطی انسان کاربردهای فراوانی در فعالیت‌های روزمره مانند دوچرخه‌سواری، خواندن و یا فعالیت‌های ورزشی دارد. شما حتی ممکن است متوجه استفاده از دید محیطی نباشید اما بقای انسان وابسته به عکس‌العمل سریع ناشی از دید محیطی است. یک تصویر با جزییات که توسط دید مرکزی تهیه می‌شود تنها در شرایطی مفید است که زمان کافی برای دقت به جزییات وجود داشته باشد. اما دید محیطی می‌تواند به سرعت ما را از خطرات حفظ کند. در این فعالیت علمی با دید محیطی بیشتر آشنا خواهیم شد.
پیش‌زمینه:
هنگامی که به چیزی نگاه می‌کنید، از دید مرکزی برای تمرکز بر جزییات و از دید محیطی برای جمع‌آوری اطلاعات محیط استفاده می‌کنید.
تفاوت میان دید مرکزی و دید محیطی از پشت چشم‌های ما، جایی که دو نوع سلول حساس به نور به نام مخروط و میله وجود دارند شروع می‌شود. دید مرکزی ما از ناحیه‌ای که سلول‌های مخروطی در آن بیشتر هستند استفاده می‌کند. این سلول‌های مخروطی به رنگ حساس هستند و برای کارکرد درست به نور کافی نیاز دارند. دید محیطی ما از سلول‌های میله‌ای استفاده می‌کند و تقریباً هیچ سلول مخروطی را درگیر نمی‌کند. سلول‌های میله‌ای به حرکت حساس هستند و تغییرات ایجاد شده در روشنایی را به سرعت متوجه می‌شوند. این سلول‌ها در گستره‌ی وسیعی از شرایط نوری به خوبی فعالیت می‌کنند.
این تفاوت‌ها با حرکت سیگنال‌ها به مغز همچنان ادامه پیدا می‌کنند. برخی از سلول‌های فرستنده‌ی سیگنال به رنگ حساس هستند و نه به کنتراست. در مقابل، سلول‌های دیگر سیگنال‌ها را سریع‌تر می‌فرستند و به محرک‌های با کنتراست کم عکس‌العمل نشان می‌دهند. در مرکز بینایی مغز (قشر بینایی) نورون‌های بیشتری محرک برداشت شده توسط دید مرکزی را در مقایسه با محرک یکسان برداشت شده توسط دید محیطی آنالیز می‌کنند. تمام این‌ها منجر به ایجاد دید مرکزی حساس به رنگ با وضوح بالا و دید محیطی حساس به حرکت با سرعت عکس‌العمل بالا می‌شود.
با داشتن این اطلاعات در مورد سیستم بینایی، آیا می‌توانید پیش‌بینی کنید که دید جانبی شما چه چیزی را درک می‌کند؟ فعالیت علمی زیر را انجام دهید تا پاسخ را بیابید.
مواد و وسایل مورد نیاز:
یک تخته‌ی مقوایی با ابعاد ۳۰ در ۶۰ سانتیمتر یا دو تخته‌ی مربعی با ابعاد ۳۰ در ۳۰ سانتیمتر که با چسب به هم چسبیده شوند.
خط‌کش با سیستم اندازه‌گیری متریک (یک خط‌کش سی سانتیمتری مناسب خواهد بود.)
مداد
یک نخ به طول تقریبی پنجاه سانتیمتر
پونز
یک دسته کاغذ باطله یا روزنامه
قیچی یا چاقو
یک لیوان یک بار مصرف
چسب مایع یا نوار چسب
کاغذ و ماژیک (پیشنهاد ما استفاده از ماژیک‌های قرمز، زرد و سبز است، اما می‌توانید از رنگ‌های دیگر نیز استفاده کنید.)
یک سطح صاف برای قرار دادن تخته
یک همراه برای کمک در انجام آزمایش
آماده‌سازی:
اگر دو تخته در ابعاد ۳۰ در ۳۰ دارید، آنها را به هم بچسبانید تا تشکیل یک تخته‌ی ۳۰ در ۶۰ دهند.
تخته را طوری روی یک سطح صاف در مقابل خود قرار دهید که ضلع بلندتر آن به شما نزدیک‌تر باشد. وسط این ضلع بلند را پیدا کنید. فاصله‌ی این نقطه تا هر گوشه باید سی سانتیمتر باشد. این نقطه را با مداد علامت‌گذاری کنید.
یک دسته کاغذ باطله یا روزنامه روی سطح کار و زیر تخته بگذارید تا از سطح کار محافظت شود. حال با دقت یک پونز روی تخته در نقطه‌ی مشخص شده فرو کنید.
یک انتهای نخ را دور مداد گره بزنید. انتهای دیگر نخ را طوری به پونز گره بزنید که طول نخ دقیقاً سی سانتیمتر شود.
با مداد متصل به نخ یک نیم دایره روی تخته با شعاع سی سانتیمتر رسم کنید.
طول نخ را تا جایی کاهش دهید که فاصله‌ی میان مداد و پونز دو سانتیمتر شود. حال یک نیم دایره‌ی کوچک با شعاع دو سانتیمتر درون نیم دایره‌ی بزرگتر رسم کنید.
مداد، نخ و پونز را از تخته جدا کنید و با استفاده از قیچی مخصوص در راستای نیم دایره‌ی بزرگ و کوچک برش ایجاد کنید. (برای این کار احتمالاً نیاز به کمک خواهید داشت زیرا بریدن مقوای ضخیم دشوار است.) چیزی که باقی می‌ماند شبیه به یک رنگین‌کمان است. نیم دایره‌ی بزرگتر مرز بیرونی بینایی سنج و نیم دایره‌ی کوچکتر محل قرارگیری بینی شماست.
پونز را در نقطه‌ای نزدیک به مرز بیرونی تخته درست در مقابل سوراخ مخصوص بینی فرو کنید. (دقت داشته باشید که پونز تنها دسته کاغذ زیر تخته را سوراخ کند و به سطح کار آسیبی نزند.) اگر این تخته را یک رنگین‌کمان فرض کنیم، محل قرار گرفتن پونز محل بالاترین کمان رنگین‌کمان است. این پونز نقش نقطه‌ی تمرکز یا نقطه‌ای را دارد که در حین انجام تست به آن نگاه می‌کنید.
یک لیوان یک بار مصرف زیر تخته در نزدیکی مرکز بچسبانید. این لیوان نقش دسته را برای تخته دارد. اگر تخته‌ی شما متشکل از دو تخته‌ی مربعی کوچکتر است، برای چسباندن لیوان باید از تکه مقواهایی به منظور محکم کردن تخته‌ها استفاده کنید.
بینایی سنج شما اکنون آماده است.
حال لازم است چند شکل برای انجام تست آماده کنید. برای این کار سه کاغذ رنگی ترجیحاً به رنگ‌های قرمز، سبز و زرد تهیه کنید. دو نوار مستطیلی در ابعاد ۱۰ در ۲ سانتیمتر ببرید تا در نهایت شش نوار داشته باشید.
یک نوار مستطیلی از هر رنگ را جدا کنید و گوشه‌های آنها را ببرید تا سرشان به شکل مثلث دربیاید. اکنون سه نوار به این شکل دارید. سه نوار مستطیلی دیگر را به همان حالت باقی بگذارید.
اگر نوارها در حالت ایستاده خم می‌شوند، می‌توانید با چسباندن کاغذ، نی و ... آنها را محکم کنید.
روش کار:
بینایی سنج را طوری روبه‌روی صورت خود نگه دارید که بینی‌تان در وسط سوراخ مخصوص بینی قرار بگیرد. بینایی سنج باید در طول انجام تست به صورت افقی قرار داشته باشد و نگاه شما نیز باید به پونز باشد.
همراه شما باید یکی از نوارها را روی مرز بیرونی بینایی سنج در سمت چپ شما و نزدیکی انتهای صاف آن نگه دارد. در حالی که شما به پونز نگاه می‌کنید، همراهتان باید نوار را به آرامی روی منحنی به سمت وسط بیاورد. به نظرتان همراه شما چه میزان باید نوار را حرکت دهد تا شما متوجه آن شوید؟ در چه شرایطی قادر به تشخیص رنگ و شکل نوار خواهید بود؟
فعالیت را با همین روند انجام دهید. به محض اینکه قادر به تشخیص نوار می‌شوید از همراه خود بخواهید نوار را تکان ندهد. آیا می‌توانید رنگ و شکل نوار را در این موقعیت تشخیص دهید یا تنها می‌دانید که نوار در آنجا قرار دارد؟ در تمام مدت انجام تست باید فقط به پونز نگاه کنید.
از همراهتان بخواهید نوار را به مرکز نزدیک‌تر کند. به محض اینکه قادر به تشخیص جزییات بیشتر شدید از همراهتان بخواهید دیگر نوار را تکان ندهد. ابتدا قادر به تشخیص رنگ نوار هستید یا شکل آن؟
کار را تا جایی ادامه دهید که قادر به تشخیص رنگ و شکل نوار باشید. آیا در این حالت جزییات دیگری را نیز تشخیص می‌دهید؟
حال از همراه خود بخواهید نوار دیگری را انتخاب کند. به نظرتان نتیجه این بار چه خواهد بود؟ آیا دید محیطی شما قادر به تشخیص سریع‌تر برخی رنگ‌ها است؟
آزمایش‌های تکمیلی:
این فعالیت را در اتاقی تاریک‌تر انجام دهید. به نظرتان نتایج کار در این حالت متفاوت خواهد بود؟
از همراه خود بخواهید در حین کار نوار را تکان دهد. آیا این موضوع تأثیری در نتایج کار می‌گذارد؟
یک عدد یا حرف در قسمت بالایی نوارها بنویسید. به نظرتان چه زمانی قادر به خواندن این نوشته‌ها روی نوارها خواهید شد؟ آزمایش را انجام دهید و نتایج را بررسی کنید.
مشاهده و نتیجه‌گیری:
به احتمال زیاد سرعت تشخیص اینکه چیزی در اطراف وجود دارد برای شما آسان است؛ اما اینکه بتوانید جزییات نوار از جمله رنگ و شکل را تشخیص دهید به این سرعت امکان‌پذیر نیست. دید محیطی ما در تشخیص اینکه چیزی وارد میدان دید ما می‌شود بسیار سریع عمل می‌کند، اما در تشخیص رنگ، شکل و سایر جزییات ضعف دارد. دلیل آن است که سلول‌های متفاوت و کمتری در چشم و مغز ما درگیر دیدن چیزی توسط دید محیطی در مقایسه با دید مرکزی می‌شوند.
دید محیطی وظیفه‌ی خود را به خوبی انجام می‌دهد. این دید حرکات اجسام را در نورهای کم و زیاد به خوبی تشخیص می‌دهد که این موضوع امکان فرار سریع ما از شرایط خطرناک را ایجاد می‌کند. بر این اساس تشخیص نوار در تاریکی نیز امکان‌پذیر است و در صورتی که نوار تکان داده شود بسیار راحت‌تر تشخیص داده می‌شود. نیاکان ما نیازی به دانستن جزییات نوع خطر برای فرار از آن نداشته‌اند. برای تشخیص رنگ، شکل و سایر جزییات، می‌توانستند منتظر بمانند تا نور کافی در اختیار باشد تا با دید مرکزی اجسام نسبتاً ساکن را مورد بررسی قرار دهند.
منبع:
منابع مفید:
خطای دید با شمع
خطای دید: اثر استروبوسکوپیک
چشم
حل معمای کوچک شدن ماه
سایه‌های رنگی
Retina for kids (Washangton university)
When a Flashing Light Shows More (Scientific American)
Rods and Cones (Hyperphysics)
Peripheral vision - WIKI