Wie wir älter werden, unsere Augen verlieren Ihre Fähigkeit, zu fokussieren hautnah. Es ist eine Bedingung genannt Presbyopie, und es ist sehr Häufig und relativ leicht zu beheben, mit Lösungen wie Lesebrille, Gleitsichtbrille oder Gleitsichtbrillen.
Eine weitere häufige Korrektur, genannt monovision, löst das problem mit verschiedenen Linsen in jedem Auge, eine, die sich in der Nähe, die anderen, die sich weit entfernt. Die Einstellung für die Weichzeichnung Unterschiede, verursacht durch das tragen von verschiedenen Linsen, die das Gehirn unterdrückt die unschärferes Bild und bevorzugt die Prozesse der schärferes Bild, eine wirksame Erhöhung der Schärfentiefe. Zehn Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten nutzen derzeit monovision zu korrigieren Ihre Alterssichtigkeit und wie die Bevölkerung altert, die Zahl ist wahrscheinlich zu wachsen.
Ein team von der University of Pennsylvania und das Institute of Optics in Madrid, Spanien, vor kurzem entdeckt, dass monovision kann die Ursache für dramatische Fehleinschätzungen von Abstand und 3D-Richtung der sich bewegenden Objekte. Was mehr ist, je weiter entfernt die Objekte sind und je schneller Sie sich bewegen, desto größer werden die Missverständnisse geworden. Die Forscher, angeführt von der Penn Neurowissenschaftler Johannes Burges, veröffentlichten Ihre Ergebnisse in der Aktuellen Biologie.
„Stell dir vor, du fährst in einem Auto, ziehen bis zu einer Kreuzung,“ Burge sagt. „Ein Radfahrer im grenzüberschreitenden Verkehr wird von 15 Meilen pro Stunde. Wenn Sie berechnen es aus, die Fehleinschätzung der Tiefe wird etwa neun Meter. Das ist eine große Sache-das ist die Breite einer Fahrspur.“
Im Allgemeinen, Burge Labor untersucht, wie das menschliche visuelle system verarbeitet die Bilder, die fallen auf der Rückseite des Auges, wenn wir in einem Zimmer sitzen oder auf der Straße. Burge ist besonders daran interessiert, zu verstehen, was Menschen dazu befähigt, wahrzunehmen, Bewegung, Tiefe und Unschärfe. „Es scheint wirklich einfach. Wir öffnen unsere Augen und sehen“, erklärt er. „Aber wie bei den meisten Dingen, wenn Sie mal unter die Haube schauen, um zu sehen, wie es tatsächlich funktioniert, es stellt sich heraus, viel komplizierter.“
Diese neue Linie der Forschung ist eng mit der Pulfrich-Effekt, ein 100-Jahr-alte Wahrnehmungs-illusion, benannt nach dem deutschen Physiker Carl Pulfrich. Um das zu verstehen, Effekt, Bild, eine Uhr Pendel schwingt von Seite zu Seite. Betrachten Sie das Pendel mit einem Auge verdunkelt, durch eine Sonnenbrille mit einem Objektiv fehlt zum Beispiel, das Pendel wird nicht angezeigt, Seite zu Seite bewegen, sondern auf einer elliptischen Bahn, die änderungen tiefen. Der gleiche Effekt tritt für Bilder mit unterschiedlichem Kontrast, wie der Blick durch eine Brille mit eine beschlagene Linse.
Die illusion geschieht, weil das Gehirn verarbeitet die dunklere (oder weniger Kontrast-y) Bild Millisekunden langsamer als heller (oder mehr Kontrast-y) Bild. Für bewegte Bilder, die Verzögerung verursacht, was als „neuronale binokulare Disparität“, das heißt der tatsächliche Speicherort des Bildes auf der Rückseite des Auges nicht mit, wo das visuelle system schätzt, dass es werden. Ein ähnliches Prinzip wird erklärt, wie stereo-3D-Filme arbeiten.
Helligkeit und Kontrast-variation zwischen den Augen verursachen, die klassische Pulfrich-Effekt. Monovision induziert verwischen die Unterschiede zwischen den Augen, – und Weichzeichnen verringert den Kontrast, so Burge und Kollegen stellten die Hypothese auf, dass monovision würde auch dazu führen, dass der Pulfrich-Effekt. Mit einem Gerät, genannt eine haploscope — im wesentlichen eine Labor version von einen 3D-Film house-Sie Messen die Wirkung verschiedener monovision-wie Korrekturen. Erstaunlich, Teilnehmer erlebten einen reverse-Pulfrich-Effekt eher als ein Klassiker. Statt verarbeitet wird langsamer, das verschwommene Bild wurde bearbeitet Millisekunden schneller als das scharfe Bild.
Burge hatte eine Vermutung, warum: „Weichzeichnen eines Bildes verändert nicht den Kontrast gleichmäßig“, sagt er. „Stattdessen reduziert es den Kontrast zu den feinen details mehr als die groben details.“
Er bietet ein Beispiel dafür, was passiert, wenn man durch ein Kamera-Objektiv. „Wie geht das Bild unscharf, zuerst verlieren Sie die Nadelstreifen in meinem T-shirt und die Haare von meinen Augenbrauen. Dann verlieren Sie den mittleren details. Und schließlich die groben details“, erklärt er. „Die Neurowissenschaft hat gezeigt, dass die Prozesse im Gehirn feinen details mehr langsam als grobe details, ceteris paribus. Also, wir begründeten, dass die verschwommene Bild wird schneller bearbeitet, da die feinen details im Bild scharf sind und ihn verlangsamen. Weitere Experimente zeigten, dass diese überlegung richtig war.“
Mit der reverse-Pulfrich-Effekt identifiziert, die Forscher wollten ein Update. „Ein dunkler Objektiv verlangsamt die Verarbeitung. Eine verschwommene Linse beschleunigt Sie,“ Burge sagt. „Wir dachten, wenn Sie zu verdunkeln, verwischen Objektiv, die beiden Effekte können sich aufheben. Und das ist genau das, was passiert.“
Die aktuelle Arbeit beantwortet einige Fragen, aber bringt auch viel mehr: Wie funktioniert die Allgemeine Licht-Ebene die Wirkung? Ist es schlimmer in der Dämmerung oder nachts? Wird das Gehirn anpassen, um die illusion mal jemand Launen acclimates monovision? Es ist großartig Futter für die zukünftige Forschung, arbeiten, die Reale Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit und die öffentliche Sicherheit.
Die Finanzierung für die Forschung kam von der National Eye Institute und dem Office of Social and Behavioral Science (grant R01-EY028571), der University of Pennsylvania, dem spanischen Ministerium für Bildung (grant FPU17/02760), und dem spanischen Ministerium für Wissenschaft, Innovation und Hochschulen (Zuschüsse ISCIII DTS2016/00127 und FIS2017-84753-R).
Johannes Burges ist ein assistant professor in der Abteilung von Psychologie in der Schule der Künste und Wissenschaften an der Universität von Pennsylvania.
Andere Forscher, die dazu beigetragen, die Arbeit gehören Victor Rodriguez-Lopez und Carlos Dorronsoro des Instituts für Optik in Madrid, Spanien.