Результаты для второго испытуемого, г-на Флекснера, практически те же. При положении глаз на 0°, когда левый край оценивается и перемещается, мы находим следующие средние значения: от + к =: +0,03, от = к -: -3,8, от - к =: -0,7, от = к +: 3,93; когда правый край перемещается от + к =: -0,08, от = к -: -4,29, от - к =: +1,21, от = к +: 4,08. Очевидно, что разница между правым и левым, которая существовала для г-на Тейта, не входит в результаты г-на Флекснера. Точка равенства как среднее из 120 экспериментов лежит для нормального положения глаз практически на нуле, а порог составляет ±4 мм; его чувствительность к различиям сетчаточных изображений, таким образом, еще тоньше, чем у г-на Тейта, так как мы видели, что порог ±4 мм означает разницу зрительных углов менее 15". Если голова г-на Флекснера повернута на 15° влево, его левый глаз, таким образом, значительно дальше от краев, чем правый глаз, результаты таковы: если левый край перемещается и оценивается, мы находим от + к =: -0,02, от = к -: -3,17, от - к =: 0, от = к +: 4,67; если правый край перемещается от + к =: -0,01, от = к -: -2,5, от - к =: -0,8, от = к +: 3,33. Эксперименты с боковым движением 30° не были доведены до конца, так как испытуемый, привыкший к очкам, стал менее точным в суждениях; но эксперименты с положением 0° и 15° однозначны. Они показывают, что точка равенства и пороги точно такие же для 15°, как и для 0°. Для бокового положения 15° средняя точка равенства снова находится точно на 0°, а порог — менее ±4 мм. Мы видели, что для бокового движения 15° разница углов в точке равенства составляет 24". Таким образом, мы находим для г-на Флекснера, что при первичном положении глаз разница углов менее 15" дает отчетливый стереоскопический эффект, в то время как при боковом положении глаз плоскостной эффект требует разницы в 24" для двух зрительных углов.
Эксперименты с д-ром Беллом, наконец, показали довольно сильную флуктуацию суждений, и определение точки равенства для нормального положения глаз не только имеет слишком большую среднюю вариацию, чтобы быть надежной основой, но и подвержено влиянию постоянной тенденции недооценивать расстояние перемещаемого края. Тем не менее, общий результат такой же, как и у двух других испытуемых, то есть точка равенства у него тоже практически одинакова для глаз в нормальном и в боковом положении.
Общий вывод из результатов всех трех испытуемых, таким образом, очевидно заключается в том, что традиционная физиологическая теория несостоятельна, стереоскопический эффект не может быть просто функцией разницы двух сетчаточных изображений. Та же пара неравных сетчаточных изображений, которая дает наиболее поразительный стереоскопический эффект для глаз в первичном положении, не имеет стереоскопического эффекта для глаз в боковом положении и наоборот. Стереоскопическая интерпретация является, таким образом, функцией как разницы сетчаточных изображений, так и положения глазных яблок. Конечно, два сетчаточных изображения в любом случае никогда не ощущаются как две картины, если они недостаточно различны, чтобы произвести двойное изображение. При первичном положении глаз, пока два разных сетчаточных вида достаточно похожи, чтобы позволить синтез в трехмерном впечатлении нашего объекта, мы воспринимаем каждую точку объекта не как двойное изображение, а как одну точку заданного расстояния. Чувство расстояния нормального стереоскопического зрения требует, таким образом, само по себе большего, чем отсылка к разным сетчаточным изображениям, и единственным фактором, который может объяснить эти явления, является реакция глазных мышц, которые реагируют на двойные изображения увеличением или уменьшением конвергенции. Расстояние точки в стереоскопическом изображении определяется импульсом, необходимым для того конкретного акта конвергенции глазных яблок, посредством которого два сетчаточных изображения на несоответствующих точках были бы изменены в изображения на соответствующих точках. Разные сетчаточные изображения являются, таким образом, всегда для нормального положения глаз лишь стимулами для производства того процесса, который действительно определяет переживание расстояния, то есть моторного импульса к изменению конвергенции.
Если, таким образом, стереоскопическое зрение в нормальных условиях в конечном счете зависит от центральных моторных импульсов, неудивительно, что изменение психофизических условий движения производит изменение в результирующих импульсах. Такое изменение условий действительно имеет место всякий раз, когда глаза находятся в боковом положении. Точно так же, как один и тот же стимул производит разную реакцию, когда рука или нога находится в согнутом или разогнутом положении, так и сетчаточные двойные изображения стимулируют разные реакции в зависимости от конкретного положения глазных яблок. Та пара неравных сетчаточных изображений, которая в первичном положении глаз производит при переходе от одного конца объекта к другому сильное увеличение конвергенции и, таким образом, чувство большей близости, может производить при боковом положении глаз отсутствие увеличения конвергенции и, таким образом, чувство равного расстояния или даже уменьшение конвергенции и, таким образом, чувство удаления. Психофизическая система, от которой зависит наше трехмерное зрительное восприятие, тогда гораздо сложнее, чем учит обычная теория; не сетчаточное изображение двойного глаза, а это изображение вместе со всем распределением сокращений в глазных мышцах определяет стереоскопическое зрение: одни и те же сетчаточные изображения могут давать очень разные пластические восприятия для разных положений глазных яблок.
Эксперименты указывают, таким образом, на ту же сложную связь, которую профессор Мюнстерберг подчеркивал в своих исследованиях «Восприятия расстояния» [1]. Я могу процитировать заключительную часть его статьи, чтобы выявить тесную связь этих двух проблем. Он сообщает о своих наблюдениях над так называемым верантом и настаивает на том, что монокулярный верант почти так же мало, как и обычный бинокулярный стереоскоп, может дать впечатление естественного расстояния природы. Профессор Мюнстерберг пишет: «Кто способен отделить видение в трех измерениях от видения в естественном расстоянии, не может сомневаться, что в обоих случаях одинаково мы достигаем первой цели, пластической интерпретации, но так же далеки от другой, чувства естественного расстояния, как и при обычном видении картин. Новый инструмент, таким образом, никоим образом не является настоящим 'верантом'.
«Возникает вопрос, почему это так? Если я помещу свою пейзажную картину на прозрачной стеклянной пластине на такое расстояние от своего одного глаза, что каждая точка этой прозрачной фотографии покрывает для моего покоящегося глаза точно соответствующую точку реального пейзажа, и при этом аккомодация исключена, как, например, в случае близорукого глаза или в случае нормального глаза с линзами веранта, тогда мы имеем точно сетчаточные изображения реального вида природы и тот же покой хрусталика. Почему мы, тем не менее, абсолютно неспособны заменить близкий объект далеким? Эта проблема существует вопреки всем теоретическим заверениям, что одно должно казаться точно таким же, как другое, и я думаю, что не невозможно дать на нее ответ.
«Если я не ошибаюсь, есть один момент различия между видением просто картины и видением далекого пейзажа, который игнорировался в обычных дискуссиях. Каждый знает, конечно, что мы видим картину и пейзаж нормально с помощью движений глаз. Глаз движется от точки к точке; но психологи упустили из виду соображение, что отношение между движением глаза и сетчаточным изображением должно быть совершенно иным для пейзажа и для его фотографии. Давайте рассмотрим самый простой возможный случай, случай миопического глаза без каких-либо линз вообще и без какой-либо потребности в аккомодации для картины, находящейся так близко к глазу, как 10 см. Если я возьму небольшую пейзажную картину, сделанную камерой, расстояние от объектива до пластины которой составляет 10 см, я получу великолепный пластический вид, если увижу ее на расстоянии около 10 см от своего глаза. У меня перед глазами как раз такая картина, в которой две горные вершины на фотографии находятся на расстоянии 1 см друг от друга. Если теперь у меня есть моя маленькая картинка на расстоянии 10 см от глаза, эти две вершины гор соответствуют в своем расстоянии 1 см точно сетчаточному изображению, которое две реальные горы, находящиеся в десяти милях и на расстоянии одной мили друг от друга, производят на моей сетчатке. Сетчаточное изображение двух горных вершин на фотографии, таким образом, для моего покоящегося глаза действительно идентично таковому реальной природы. Означает ли это, что я должен совершить то же движение глаза, чтобы перейти от левой к правой горе в пейзаже, как и в картине? Конечно, это было бы так, движение было бы точно таким же идентичным, как и сетчаточные изображения, если бы узловая точка световых лучей была идентична точке вращения глазного яблока. Но все знают, что это совсем не так. Световые лучи пересекаются в хрусталике. Угол зрения, а значит, и размер сетчаточного изображения, таким образом, зависят от расстояния хрусталика от сетчатки. Но движение глаза связано с точкой вращения, которая лежит примерно на 13 мм позади роговицы, грубо говоря, на 1 см позади узловой точки лучей. Этот дополнительный сантиметр играет, конечно, никакой роли вообще, если я смотрю на свои горы в реальном пейзаже; следуя своим глазным яблоком от точки фиксации левой горы к точке фиксации правой горы, я совершаю движение, угол которого можно объявить идентичным углу, под которым я видел две горы покоящимся глазом в первом положении. Этот угол зрения определялся расстоянием узловой точки, которое было в нашем случае десять миль, в то время как угол движения глаза определялся расстоянием точки вращения, которое составило бы десять миль плюс один сантиметр, и нет, конечно, никакой возможной разницы для практического различения между этими двумя расстояниями.
«Но ситуация полностью меняется, если я перехожу к своей маленькой картинке, находящейся в 10 см от моего глаза. Угол, под которым я вижу свои две вершины, конечно, снова тот же, под которым я видел их в реальном пейзаже. Он определяется расстоянием картины от узловой точки, которое в данном случае составляет 10 см. Но угол движения глаза, необходимый для фиксации сначала левой, а затем правой вершины, теперь гораздо меньше, потому что он снова определяется расстоянием от точки вращения, а это в данном случае 10 см плюс 1 см. При этом коротком расстоянии картины от глаза этот один дополнительный сантиметр совсем не является пренебрежимо малой величиной, какой он был в дополнение к десяти милям в пейзаже. Для двух реальных гор угол движения глаза имел тангенс одной десятой; для фотографических гор, несмотря на их равный размер сетчаточного изображения, угол необходимого движения, конечно, имел бы тангенс одной одиннадцатой. Грубо говоря, мы могли бы сказать, что фотографии, чтобы произвести то же движение глаза, которое возбуждали горы в пейзаже, потребовалось бы картинное расстояние между двумя фотографическими горами 11 мм вместо 10 мм. Конечно, если бы расстояние на картине было сделано 11 мм вместо 10, оно не покрыло бы больше горы пейзажа. Сетчаточное изображение было бы, таким образом, относительно слишком большим и не давало бы нам больше истинного пейзажа. С другой стороны, если бы мы попытались исправить это, приблизив картину на один сантиметр к глазу, тогда, конечно, каждое сетчаточное изображение было бы увеличено на эту необходимую десятую часть, и все же не было бы никакой помощи ситуации, так как теперь снова движение глаза, требуемое сетчаточным изображением, было бы относительно увеличено тоже.
«Мы можем выразить это так: мой реальный пейзаж требует отношения между сетчаточным изображением и движением, которое моя картина не может произвести ни при каких обстоятельствах вообще. То, что потребовалось бы для имитации отношений, было бы реализовано только в том случае, если бы я имел свои сетчаточные изображения от картины на расстоянии 10 см, и в то же время движения, принадлежащие той же картине, видимой на расстоянии 9 см. Это, конечно, нереализуемо. Мы не можем видеть картину, не имея наших движений, постоянно контролируемых размером реальных сетчаточных изображений, так как необходимо, чтобы расстояние, видимое в непрямом зрении, было расстоянием, покрываемым точкой фиксации во время движения глаза. Это требует, как мы видели, разного отношения между сетчаточным изображением и движением глаза для близкого и далекого, и никакой верант и никакой стереоскоп не могут устранить этот фактор. Если 10-мм объект на фотографии требует 11-мм движения, чтобы дать впечатление реального естественного расстояния, то мы имеем условие, которое не может быть выполнено.
«Если мы вспомним, насколько чрезвычайно тонка наша нормальная чувствительность к сетчаточным расстояниям и как новейшие исследования в стереоскопическом зрении продемонстрировали неожиданную тонкость настройки между сетчаточными изображениями и моторными реакциями, очевидно, что это до сих пор всегда игнорируемое отношение должно быть чрезвычайно важным. Если у нас есть одна настройка центральной реакции, в которой определенное движение глаза соответствует сетчаточным изображениям одного размера, и другая настройка, в которой те же движения соответствуют сетчаточным изображениям, которые на десять процентов больше, мы действительно не можем ожидать, что наше суждение о расстоянии проигнорирует разницу между этими двумя системами отношений. Конечно, они представляют два крайних случая. Каждое расстояние свыше 10 см требует своей специальной настройки вплоть до точки, где расстояние становится слишком большим, чтобы на него влияло расстояние от узловой точки до точки вращения. Мы должны, таким образом, предполагать скользящую шкалу все новых настроек для разных расстояний, на которых мы видим любой объект, и мы имеем в этом отношении, вероятно, не самый маловажный фактор в суждении о третьем измерении для относительно близких объектов, и, вероятно, даже более важный, чем круги иррадиации, которые контролируют аккомодацию, так как эти круги должны быть одинаковыми для объектов, которые лежат перед и позади точки фиксации. Конечно, вся система наших локализующих реакций становится благодаря этим соображениям гораздо сложнее, чем предлагают схематизации учебников. Но физиологическая оптика показала в каждой точке своего развития, что простое упрощение не всегда означало более глубокое понимание реальных отношений».
Очевидно, что наши исследования стереоскопического зрения с боковым положением глаз включают в себя точно тот же принцип и полностью подтверждают теоретические взгляды профессора Мюнстерберга. В обоих случаях, в монокулярном веранте, как и в бинокулярном наших экспериментов, одно и то же сетчаточное изображение имеет разную психофизиологическую пространственную ценность из-за разной моторной ситуации.
ДВИЖЕНИЯ ГЛАЗ ПРИ ГОЛОВОКРУЖЕНИИ
Э. Б. ХОЛТ
Хорошо известен тот факт, что когда голова пассивно поворачивается вокруг своей вертикальной оси, глаза не движутся вместе с головой, а отстают, сохраняя свою фиксацию на том объекте, на который они были направлены до движения головы. Глаза движутся в своих глазницах в направлении, противоположном тому, в котором двигалась голова. Теперь экспериментами Маха [2], Крума Брауна [3] и Брейера [4] было вне всякого сомнения доказано, что эти отстающие движения глаз являются рефлекторными и управляются полукружными каналами, которые стимулируются непосредственно движением головы. Подобные рефлекторные движения глаз обнаруживаются, когда голова поворачивается вокруг какой-либо другой, кроме вертикальной, оси, причем направление таких движений всегда подтверждает теорию. Все эти движения вместе с теорией хорошо описаны в сводках Петерса [5] и Нагеля [6]. Настоящая статья посвящена исключительно движениям глаз, которые происходят после вращения головы вокруг ее вертикальной оси.
Механизм этих отстающих, рефлекторных движений, таким образом, не идентичен тому, который позволяет нам, когда голова находится в покое, фиксироваться на светящемся движущемся объекте и следовать за ним — «движения слежения» Доджа [7]. Однако он идентичен механизму «четвертого типа» Доджа [8] и компенсаторным движениям глаз, описанным Брауном [9], Нагелем [10] и Делажем [11] и недавно изученным Энджиром [12]. Эта функция полукружных каналов была впервые предложена Гольцем в 1870 году. Теперь, если вращательное движение головы продолжается, глаза некоторое время отстают на своей первой точке фиксации, а затем внезапно устремляются вперед к новой точке фиксации, на которой они отдыхают некоторое время, как и прежде, пока снова не устремятся вперед. Поэтому, если голова продолжает вращаться, глаза впадают в регулярный и хорошо выраженный нистагм. В нем отстающие движения, или движения, противоположные направлению головы, называются «компенсаторными» и являются относительно медленными и длинными. Их скорость тесно, если не точно, совпадает со скоростью движения головы. Но движения вперед, в направлении движения головы, являются короткими и быстрыми. Таковы факты во время вращения головы.
Но если это вращение было несколько затянувшимся, глазной нистагм продолжается после того, как голова и тело приходят в состояние покоя. Но теперь его фазы меняются на обратные, и более медленные движения глаз происходят в том направлении, в котором двигалась голова; в то время как более быстрые происходят в том, что раньше было направлением отставания. Эти наблюдения согласуются с теорией полукружных каналов и хорошо установлены различными исследователями [13].
В этой статье представлены результаты фотографического исследования рефлекторных движений глаз, следующих после вращения головы (и тела) вокруг вертикальной оси.
Испытуемый, чьи глаза подлежали фотографированию, сидел в кресле, помещенном на вращающуюся платформу, в таком положении, что вертикальная ось вращения проходила через нос или сразу позади него. Лучи от дуговой лампы силой 6 ампер, помещенной примерно в 60 см от лица испытуемого, были так сфокусированы линзой, что когда испытуемый приходил в состояние покоя после вращения, его два глаза были ярко освещены. Адиатермический экран, состоящий из разбавленного раствора сульфата меди-аммония, предохранял глаза от болезненно интенсивного тепла. Свет падал слегка с одной стороны на лицо испытуемого, когда его приводили в состояние покоя; и прямо перед ним, на расстоянии около 40 см, находилась камера, объектив которой был на уровне его глаз. Обычный матовый стеклянный экран в задней части этой камеры был заменен светонепроницаемым ящиком, в передней части которого, и в плоскости, которая должна была быть плоскостью матового стекла, находилась щель шириной 55 мм и высотой 5 мм. Внутри ящика находился кимограф Людвига, барабан которого вращался на горизонтальной оси: окружность барабана лежала тангенциально к передней части ящика, а линия касания проходила горизонтально через длинную ось щели. Для каждой фотографии на барабан крепилась фотопленка чувствительностью 40, как обычно крепится бумага, и при движении барабан нес эту пленку вверх мимо щели. Из этого устройства следует, что 5 мм по длине этой пленки всегда экспонировались одновременно. Камера была сфокусирована так, что изображения обоих глаз проходили через щель и попадали на пленку.