الإدراك البصري

كان هناك مدرستان رئيسيتان في اليونان القديمة ، قدمتا تفسيراً بدائياً لكيفية عمل الرؤية.

كانت النظرية الأولى هي " نظرية الانبعاث " للرؤية، والتي تنص على أن الرؤية تحدث عندما تنبعث أشعة من العينين وتصطدم بالأجسام المرئية. فإذا رُئي جسمٌ ما مباشرةً، فذلك عن طريق "الأشعة" الخارجة من العينين والتي تسقط عليه مرة أخرى. أما الصورة المنكسرة، فتُرى أيضاً "عن طريق الأشعة" التي تخرج من العينين، وتخترق الهواء، وبعد انكسارها، تسقط على الجسم المرئي الذي يُرى نتيجةً لحركة الأشعة الخارجة من العين. وقد دافع عن هذه النظرية علماءٌ من أتباع كتابي إقليدس وبطليموس في البصريات .

تبنّت المدرسة الثانية ما يُسمى بنهج "الإدخال"، الذي يرى أن الرؤية تنبع من شيء يدخل العينين يُمثل الشيء. ويبدو أن هذه النظرية، مع مُروّجها الرئيسي أرسطو ( في كتابه "الحواس" )، ^{[ 8 ]} وأتباعه، ^{[ 8 ]،} تتشابه إلى حد ما مع النظريات الحديثة حول ماهية الرؤية، إلا أنها ظلت مجرد تكهنات تفتقر إلى أي أساس تجريبي.

جاء التطور الأكثر حسمًا لنظرية الإدخال من عمل ابن الهيثم (الهيثم) العالم في القرن الحادي عشر الميلادي . ففي كتابه المناظر ( حوالي 1021م)، رفض نظرية الإخراج لإقليدس وبطليموس، وكذلك التفسير النظري البحت لأرسطو. ومن خلال تجارب منهجية، أثبت أن الرؤية تحدث عندما تدخل أشعة الضوء المنعكسة من الأجسام إلى العين، حيث تركزها العدسة على الشبكية. شكل هذا النهج التجريبي نقطة تحول: لم يقدم ابن الهيثم أول تفسير صحيح للرؤية من منظور الإدخال فحسب ^{[ 9 ]} ، بل أدخل أيضًا مناهج تجريبية أثرت في علماء أوروبيين لاحقين مثل روجر بيكون ، وكبلر ، ونيوتن في نهاية المطاف . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

استندت كلتا المدرستين الفكريتين إلى مبدأ "لا يُعرف الشيء إلا بما يشبهه"، وبالتالي إلى فكرة أن العين تتكون من "نار داخلية" تتفاعل مع "النار الخارجية" للضوء المرئي، مما يجعل الرؤية ممكنة. وقد أكد أفلاطون هذا في حواره طيماوس (45ب و46ب)، وكذلك فعل إمبيدوكليس (كما ذكر أرسطو في كتابه " في الحس" ، الجزء ب17). ^{[ 8 ]}

أجرى ابن الهيثم (965 - حوالي 1040) العديد من الدراسات والتجارب حول الإدراك البصري، ووسّع نطاق عمل بطليموس في الرؤية الثنائية ، وعلّق على أعمال جالينوس التشريحية. ^{[ 12 ] [ 13 ]} وكان أول من شرح أن الرؤية تحدث عندما ينعكس الضوء على جسم ما ثم يتجه إلى العينين. ^{[ 14 ]}

يُعتقد أن ليوناردو دافنشي (1452-1519) هو أول من أدرك الخصائص البصرية المميزة للعين. كتب: "وُصفت وظيفة العين البشرية... من قِبل عدد كبير من المؤلفين بطريقة معينة. لكنني وجدتها مختلفة تمامًا". كان اكتشافه التجريبي الرئيسي هو أن الرؤية الواضحة والمميزة تقتصر على خط البصر - الخط البصري الذي ينتهي عند النقرة المركزية . على الرغم من أنه لم يستخدم هذه الكلمات حرفيًا، إلا أنه يُعتبر في الواقع رائد التمييز الحديث بين الرؤية المركزية والرؤية المحيطية . ^{[ 15 ]}

كان إسحاق نيوتن (1642-1726/27) أول من اكتشف من خلال التجربة، عن طريق عزل ألوان الطيف الضوئي الفردية التي تمر عبر منشور ، أن اللون المرئي للأجسام يظهر بسبب طبيعة الضوء الذي تعكسه هذه الأجسام، وأن هذه الألوان المنفصلة لا يمكن تغييرها إلى أي لون آخر، وهو ما كان يتعارض مع التوقعات العلمية السائدة في ذلك الوقت. ^{[ 16 ]}

يُنسب الفضل غالبًا إلى هيرمان فون هيلمهولتز في أول دراسة حديثة للإدراك البصري. فحص هيلمهولتز العين البشرية وخلص إلى أنها غير قادرة على إنتاج صورة عالية الجودة. بدا أن نقص المعلومات يجعل الرؤية مستحيلة. لذلك، استنتج أن الرؤية لا يمكن أن تكون إلا نتيجة لنوع من "الاستدلال اللاواعي"، وقد صاغ هذا المصطلح عام 1867. واقترح أن الدماغ يقوم بوضع افتراضات واستنتاجات من بيانات غير مكتملة، بناءً على تجارب سابقة. ^{[ 17 ]}

يتطلب الاستدلال خبرة مسبقة بالعالم.

من أمثلة الافتراضات المعروفة، والمستندة إلى الخبرة البصرية، ما يلي:

• يأتي الضوء من الأعلى؛
• لا تُرى الأشياء عادةً من الأسفل؛
• تُرى الوجوه (وتُتعرف عليها) في وضع مستقيم؛ ^{[ 18 ]}
• يمكن للأجسام القريبة أن تحجب رؤية الأجسام البعيدة، ولكن ليس العكس؛
• تميل الأشكال (أي الأشياء الموجودة في المقدمة) إلى امتلاك حدود محدبة.

لقد أسفرت دراسة الأوهام البصرية (الحالات التي تسوء فيها عملية الاستدلال) عن الكثير من الأفكار حول نوع الافتراضات التي يقوم بها النظام البصري.

أُعيد إحياء نوع آخر من فرضيات الاستدلال اللاواعي (القائم على الاحتمالات) مؤخرًا في ما يُعرف بالدراسات البايزية للإدراك البصري. ^{[ 19 ]} يرى أنصار هذا النهج أن الجهاز البصري يُجري نوعًا من الاستدلال البايزي لاستخلاص الإدراك من البيانات الحسية. مع ذلك، ليس من الواضح كيف يستخلص أنصار هذا الرأي، من حيث المبدأ، الاحتمالات ذات الصلة التي تتطلبها المعادلة البايزية. استُخدمت نماذج قائمة على هذه الفكرة لوصف وظائف إدراكية بصرية متنوعة، مثل إدراك الحركة ، وإدراك العمق ، وإدراك الشكل والخلفية . ^{[ 20 ] [ 21 ]} تُعدّ "النظرية التجريبية البحتة للإدراك" نهجًا ذا صلة وأحدث، يُضفي طابعًا منطقيًا على الإدراك البصري دون اللجوء صراحةً إلى الصيغ البايزية.

أثار علماء النفس الغشتالتيون الذين عملوا بشكل أساسي في ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين العديد من الأسئلة البحثية التي يدرسها علماء الرؤية اليوم. ^{[ 22 ]}

لقد أرشدت قوانين الجشطالت للتنظيم دراسة كيفية إدراك الناس للمكونات البصرية كأنماط أو كيانات منظمة، بدلاً من كونها أجزاءً متفرقة. "جشطالت" كلمة ألمانية تُترجم جزئيًا إلى "التكوين أو النمط" بالإضافة إلى "البنية الكلية أو الناشئة". ووفقًا لهذه النظرية، هناك ثمانية عوامل رئيسية تُحدد كيفية قيام النظام البصري بتجميع العناصر تلقائيًا في أنماط: التقارب، والتشابه، والإغلاق، والتناظر، والمصير المشترك (أي الحركة المشتركة)، والاستمرارية، بالإضافة إلى الجشطالت الجيد (النمط المنتظم والبسيط والمنظم) والخبرة السابقة. ^{[ 23 ]}

وعلى خطى جورج بيركلي ، جادل الفيلسوف الأسترالي كولين موراي تورباين لصالح بديل للنموذج الهندسي الكلاسيكي للإدراك البصري من خلال التأكيد على أن جوانب منه قد حجبت فهمنا للرؤية بلا داع منذ زمن إقليدس. يستشهد بالنحات ناوم غابو قائلاً: "للخطوط والأشكال والألوان والحركة لغة خاصة بها، لكن القراءة تستغرق وقتًا. لا يكفي النظر، بل يجب الرؤية، و"الرؤية" تعني "القراءة". ^{[ 24 ]} جادل تورباين بأن "النموذج اللغوي يُسلط الضوء بشكلٍ فريد على هذه المشكلة القديمة المتعلقة بكيفية رؤيتنا، مُنيرًا المناطق المظلمة التي يُضيئها منافسه الأكبر". ^{[ 25 ]} وعلى وجه التحديد، أبرز القيود الموجودة في التفسير الآلي البحت للرؤية، مُجادلًا بأن العديد من حالات "الوهم البصري" يُمكن تفسيرها بشكلٍ أكثر ملاءمة من خلال استخدام المصطلحات الموجودة في مثل هذا النموذج اللغوي. مع وضع هذا في الاعتبار، قدّم تحليلًا مُقارنًا لأمثلة مُحددة من التشوه البصري، بما في ذلك: "حالة باروفيان"، وحالة "القمر الأفقي"، وحالة "صورة الشبكية المقلوبة". ^{[ 26 ] [ 24 ] [ 27 ]}

خلال الستينيات، سمح التطور التقني بالتسجيل المستمر لحركة العين أثناء القراءة، ^{[ 28 ]} وفي مشاهدة الصور، ^{[ 29 ]} ولاحقًا في حل المشكلات البصرية، ^{[ 30 ]} وعندما أصبحت كاميرات الرأس متاحة، أيضًا أثناء القيادة. ^{[ 31 ]}

تُظهر الصورة على اليمين ما قد يحدث خلال أول ثانيتين من الفحص البصري. فبينما تكون الخلفية غير واضحة، ممثلةً الرؤية المحيطية ، تتجه حركة العين الأولى نحو حذاء الرجل (لأنهما قريبان جدًا من نقطة التثبيت الأولية ويتمتعان بتباين معقول). وتؤدي حركات العين وظيفة الانتقاء الانتباهي ، أي اختيار جزء من جميع المدخلات البصرية لمعالجتها بشكل أعمق في الدماغ. ^{[ 32 ]}

تنتقل التثبيتات التالية من وجه إلى آخر. بل قد تسمح بإجراء مقارنات بين الوجوه. ^{[ 33 ]}

يمكن الاستنتاج أن أيقونة الوجه تُعدّ أيقونة بحث جذابة للغاية ضمن مجال الرؤية المحيطية. وتُضيف الرؤية المركزية معلومات تفصيلية إلى الانطباع الأولي المحيطي .

تجدر الإشارة أيضًا إلى وجود أنواع مختلفة من حركات العين: حركات التثبيت ( الرمشات الدقيقة ، وانحراف العين، والارتعاش)، وحركات التقارب، وحركات الرمش السريعة، وحركات التتبع. التثبيتات هي نقاط ثابتة نسبيًا تستقر عندها العين. مع ذلك، لا تبقى العين ثابتة تمامًا، إذ ينحرف موضع النظر. ويتم تصحيح هذه الانحرافات بدورها عن طريق الرمشات الدقيقة، وهي حركات تثبيت صغيرة جدًا. تتضمن حركات التقارب تعاون كلتا العينين للسماح للصورة بالسقوط على نفس المنطقة من شبكية العين، مما ينتج عنه صورة واحدة مركزة. أما حركات الرمش السريعة فهي نوع من حركات العين التي تقفز من موضع إلى آخر، وتُستخدم لمسح مشهد/صورة معينة بسرعة. وأخيرًا، حركة التتبع هي حركة عين سلسة تُستخدم لمتابعة الأجسام المتحركة. ^{[ 34 ]}

توجد أدلة كثيرة تشير إلى أن التعرف على الوجوه والأشياء يتم بواسطة أنظمة عصبية مختلفة. فعلى سبيل المثال، يُظهر مرضى عمى التعرف على الوجوه قصورًا في معالجة الوجوه، وليس الأشياء، بينما يُظهر مرضى عمى التعرف على الأشياء (وأبرزهم المريض CK ) قصورًا في معالجة الأشياء مع سلامة معالجة الوجوه. ^{[ 35 ]} وقد أظهرت الدراسات السلوكية أن الوجوه، وليس الأشياء، تخضع لتأثيرات الانعكاس، مما أدى إلى الادعاء بأن الوجوه "مميزة". ^{[ 35 ] [ 36 ]} علاوة على ذلك، تستدعي معالجة الوجوه والأشياء أنظمة عصبية مختلفة. ^{[ 37 ]} والجدير بالذكر أن البعض جادل بأن التخصص الظاهر للدماغ البشري في معالجة الوجوه لا يعكس خصوصية حقيقية في هذا المجال، بل يعكس عملية تمييز أكثر عمومية على مستوى الخبراء ضمن فئة معينة من المحفزات، ^{[ 38 ]} على الرغم من أن هذا الادعاء الأخير محل نقاش واسع . وباستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي وعلم وظائف الأعضاء الكهربائية، وصفت دوريس تساو وزملاؤها مناطق الدماغ وآلية التعرف على الوجوه لدى قرود المكاك. ^{[ 39 ]}

يلعب الفص الصدغي السفلي دورًا محوريًا في مهمة التعرف على الأشياء المختلفة وتمييزها. تُظهر دراسة أجراها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن مناطق فرعية من هذا الفص مسؤولة عن التعرف على أشياء مختلفة. ^{[ 40 ]} من خلال إيقاف النشاط العصبي بشكل انتقائي في العديد من المناطق الصغيرة من القشرة، يفقد الحيوان القدرة على التمييز بين أزواج معينة من الأشياء. يُشير هذا إلى أن الفص الصدغي السفلي مُقسّم إلى مناطق تستجيب لخصائص بصرية مختلفة ومحددة. وبالمثل، فإن بعض البقع والمناطق المحددة من القشرة أكثر انخراطًا في التعرف على الوجوه من التعرف على الأشياء الأخرى.

تشير بعض الدراسات إلى أن بعض السمات والمناطق المحددة للأجسام، بدلاً من الصورة العامة الموحدة، تُعدّ عناصر أساسية عندما يحتاج الدماغ إلى التعرف على جسم ما في الصورة. ^{[ 41 ] [ 42 ]} وبهذه الطريقة، تكون الرؤية البشرية عرضة للتأثر بالتغيرات الطفيفة في الصورة، مثل تشويش حواف الجسم، أو تغيير نسيجه، أو أي تغيير بسيط في منطقة حيوية من الصورة. ^{[ 43 ]}

أظهرت دراسات أجريت على أشخاص استعادوا بصرهم بعد فقدان طويل للبصر أنهم لا يستطيعون بالضرورة تمييز الأشياء والوجوه (على عكس الألوان والحركة والأشكال الهندسية البسيطة). ويفترض البعض أن فقدان البصر في مرحلة الطفولة يمنع جزءًا من الجهاز البصري الضروري لهذه المهام المعقدة من التطور بشكل سليم. ^{[ 44 ]} وقد تم دحض الاعتقاد السائد بأن الفترة الحرجة تستمر حتى سن الخامسة أو السادسة من العمر، وذلك من خلال دراسة أجريت عام 2007 وجدت أن المرضى الأكبر سنًا يمكنهم تحسين هذه القدرات مع سنوات من التعرض. ^{[ 45 ]}