zacząć od tego, że mają one na każdej siatkówce dwa punkty centralnego widzenia (dwa przesunięte wobec siebie w poziomie dołki środkowe), podczas gdy my mamy tylko jeden. Najważniejsze jest jednak ogólne rozmieszczenie neuronów. Jeżeli przyjąć, że zagęszczenie komórek zwojowych w strefie centralnego widzenia wynosi 100 procent, to ich zagęszczenie na obrzeżu siatkówki wynosi już tylko 1 procent u przeciętnego człowieka, natomiast u pustułki amerykańskiej – aż 75 procent. W części peryferyjnej siatkówki na milimetr kwadratowy powierzchni przypada 15 tysięcy komórek zwojowych u sokoła i zaledwie 500 u człowieka. Na obrzeżach naszego pola widzenia jesteśmy praktycznie ślepi, czego nie można powiedzieć o ptakach. Mysz nie ukryje się na ściernisku, bo sokół widzi bardzo ostro kilkumetrowe pasma pola naraz.
Nieco wcześniej stwierdziłem, że gdybyśmy widzieli w całym polu widzenia tak ostro jak w środkowej części siatkówki, nasze mózgi nie byłyby w stanie przetworzyć mnóstwa zalewających je informacji. Wydaje się, że sokoły są właśnie w takiej sytuacji, można więc zapytać, jak im się to udaje. Przypuszczalnie ich mózgi skrywają rewelacyjny komputer do obróbki obrazów. Struktura zwana wzgórkiem górnym, którą mamy też my, wypełnia zdumiewająco dużą część czaszki tych ptaków. Nie potrafimy sobie nawet wyobrazić, do czego jest zdolne tak potężne urządzenie – nasze podkorowe obwody wzrokowe to przy nim prosta zabawka dla dzieci. Kiedy pewnego dnia rozwikłamy w końcu zagadkę przetwarzania obrazów w układzie wzrokowym sokoła, z pewnością poznamy nowe, fascynujące metody poprawiania rozdzielczości zdjęć. Photoshop może się jeszcze wiele nauczyć od ptaków.
Rozdział 3
Mikroprocesor w oku
Pochylił się nad swą gitarą.
Niby postrzygacz. Dzień był zielony.
„Twoja gitara niebieska” – orzekli,
„Ty nie grasz rzeczy jakimi one są”.
Mężczyzna odparł: „Rzeczy jakie są
Doznają przemiany na niebieskiej gitarze”.
– Wallace Stevens[10]
Tak więc rozumiemy już, że widzimy wyraźnie tam, gdzie nasze neurony siatkówkowe są gęsto upakowane. Trzeba jednak pamiętać, że nie wszystkie komórki zwojowe są takie same; nie są to wyłącznie fotokomórki podobne do tych, które wykrywają włamania i nie pozwalają na zamknięcie drzwi windy, gdy w nich stoimy. Komórki zwojowe w siatkówce reagują na rozmaite rzeczy – na takiej samej zasadzie, jak różne neurony czuciowe informują o tym, że coś dotknęło twojej skóry – i rozbijają świat zewnętrzny na wiązki sygnałów o określonej charakterystyce. Ten wstępny etap przetwarzania obrazu ma wpływ na to, że widzimy wschód słońca, odskakujemy przed nadjeżdżającym samochodem, machamy swoim najbliższym i zachwycamy się van Goghiem.
Przetwarzanie obrazu, część 1. Siatkówka rozkłada obraz
Zaczniemy od najprostszego rodzaju kodowania, czyli od różnicy między komórkami zwojowymi „trwałymi” a „chwilowymi”. Niektóre komórki zwojowe generują serię impulsów nerwowych głównie wtedy, gdy bodziec się pojawia – są to tak zwane komórki zwojowe chwilowe. Inne wykazują impulsację tak długo, jak bodziec jest obecny – są to tak zwane komórki zwojowe trwałe. Być może pamiętacie, że tak właśnie działa maszyneria sensoryczna przekazująca do mózgu sygnały ze skóry.
Na powyższy podział na komórki trwałe i chwilowe nakłada się inny ważny wymiar: w grupie komórek trwałych są takie, które generują niezmienną serię impulsów nerwowych przez cały czas występowania bodźca, inne znów są hamowane przez cały czas obecności bodźca. To samo obserwujemy wśród komórek chwilowych. Mamy zatem cztery kategorie:
• komórki chwilowe typu ON
• komórki chwilowe typu OFF
• komórki trwałe typu ON
• komórki trwałe typu OFF
Co to oznacza dla naszego widzenia? Wyobraźmy sobie mózg. Na podstawie serii impulsów przesyłanych przez nerw wzrokowy ma on wywnioskować, co się dzieje w otoczeniu.
Komórka chwilowa reaguje najsilniej wtedy, gdy pojawia się bodziec, a potem praktycznie milknie; jest ona przede wszystkim wykrywaczem zmian w środowisku. Gdyby mózg miał rozpoznać twarz w tłumie, nie miałby żadnego pożytku z informacji przesyłanych z komórki chwilowej: twarze pojawiałyby się i znikały w ułamkach sekund, a mózg nie nadążałby z rejestrowaniem odstępów między oczami, kształtów nosa, ust i tak dalej. Gdyby chciał zatrzymać wzrok na konkretnej twarzy, musiałby skorzystać z informacji dostarczanych przez komórkę trwałą.
A teraz wyobraźmy sobie, że na nasze oko pada nagle cień pterodaktyla. Na takie wydarzenie siatkówka powinna zareagować jak najszybciej i bardzo zdecydowanie. Tutaj najlepiej się nam przysłużą komórki chwilowe, które prawie cały czas siedzą cicho, czekając na swój moment: gdy tylko w polu widzenia coś się pojawi, natychmiast informują o tym mózg. Specjaliści od reklamy wiedzą, że znak pulsujący oddziałuje silniej od znaku świecącego stałym światłem – komórki chwilowe wyjaśniają, dlaczego tak jest.
Niektóre komórki reagują na bardzo jasne światło, inne znów na jego brak. To pierwsze łatwo zrozumieć, ale idea reagowania na słabe światło jest nieco trudniejsza do rozgryzienia. Oba rodzaje reakcji określa się terminami „reakcja ON” i „reakcja OFF”.
W grupie komórek chwilowych są takie, które reagują, kiedy ich pola odbiorcze rejestrują zwiększenie jasności – są to komórki chwilowe typu ON. Część komórek zwojowych reaguje z kolei na zanik światła – są to komórki chwilowe typu OFF. Po co istnieją oba typy: ON i OFF? Pamiętajmy, że niemal każdy widziany przez nas przedmiot ma krawędź jaśniejszą i ciemniejszą. Rozważmy prosty kontur, który oddziela obszar jasny od ciemnego. To jasna czy ciemna krawędź? I jasna, i ciemna zarazem, bo siatkówka przekazuje do mózgu dwa sygnały.
Tak, to prawda: mózg otrzymuje dwie interpretacje tej samej informacji. Komórki typu ON mówią, że na lewo od pionowej kreski rozdzielającej pojawiło się coś jasnego, natomiast komórki typu OFF tę samą informację – „zrobiło się jaśniej” – sformułowały inaczej, iskrząc rzadziej.
Kilkadziesiąt milisekund później sytuacja się zmienia. Komórki chwilowe wykonały swoje zadanie i praktycznie przestały nadawać. Skąd mózg wie teraz, gdzie biegnie linia podziału? Zadanie informowania go o tym przejmują komórki trwałe. Komórki trwałe typu ON zaczynają ostrzeliwać mózg seriami impulsów i ostrzał ten trwa tak długo, jak długo skupiamy wzrok na linii podziału; przez ten czas komórki trwałe typu OFF są hamowane. Wkład komórek trwałych jest bardzo
