У різних галузях науки, техніки, медицини інформацію часто доводиться отримувати з графічних об’єктів, що мають граничні збільшення чи роздільну здатність. Це фотографії астрономічних тіл, зображення, одержані за допомогою оптичних та електронних мікроскопів, х-променеві, МРТ-, УЗД-знімки, тощо. При інтерпретації таких зображень необхідно враховувати особливості обробки мозком людини візуальної інформації, інакше висновки можуть бути недостовірними.
Загальновідомим прикладом наукової помилки є «Марсіанські канали» -система ліній, які у 1887 р. виявив італійський астроном Дж.В. Скіапареллі на поверхні Марса за допомогою телескопа. Наукові дискусії з цього приводу тривали аж до 1930 р., коли астрономи остаточно прийшли до висновку, що більшість ліній, які трактувались як канали, є оптичним обманом.
Ілюзії зорового сприйняття виникають тому, що лише невелика частина сітківки дає чітке зображення предметів. Слабкі сигнали на шляху від фоторецепторів до зорового центру обробляються мозком з метою створити найбільш чіткий і повний візуальний образ, який інколи не відповідає реальному. Практично усі типи оптичних ілюзій вивчені і мають фізіологічні та психологічні пояснення.
У своїй роботі ми розглянемо посилення контрастності чорно-білих зображень, описане ще у 1865 р. Ернстом Махом. При поєднанні рівномірно забарвлених прямокутників з різними відтінками сірого кольору на границях спостерігається градієнт яскравості. Темний край сприймається темнішим, а світлий – світлішим (рис.1).
Причиною виникнення цього ефекту є фізіологічне явище латерального (бічного) гальмування рецепторів. Особливі клітини (інтернейрони) зв’язані з двома сусідніми нейронами і потенціал збудження перетворюють у потенціал гальмування, пропорційний збудженню.
У схемі (рис.2) на зорові рецептори А і В падає світло більшої інтенсивності і створює збудження, величину якого умовно позначимо 30 одиниць; збудження С і D становить по 10 од. Кожен рецептор гальмує сусідні певною частиною (наприклад 10%) від отриманого збудження. Наприклад, рецептор В після гальмування передасть у зоровий нерв імпульс величиною:
30 -30∙0,1 -10∙0,1 = 30 -3 -1 = 26.
Внаслідок різниці ступеня гальмування на межі по-різному освітлених частин сітківки ми бачимо смуги Маха. Сигнал, що передається нейронам після перехресного гальмування (нижній рядок схеми), має більшу відносну різницю інтенсивності збудження на межі суміжних ділянок, ніж первинний.
Здатність людського ока підкреслювати перепади яскравості, створюючи ілюзію лінії чи границі, використовується у комп’ютерній графіці (затемнення за Гуро). На нього слід зважати, візуально аналізуючи знімки і зображення у наукових дослідженнях і при медичних обстеженнях. У роботах [2-3] описані особливості трактування х-променевих знімків у стоматології та пульмонології та наведені приклади діагностичних помилок через неврахування явища Маха.
Список літератури:
1. https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Rezeptives_feld.gif
2. Nielsen, Christen J.; "Effect of Scenario and Experience on Interpretation of Mach Bands," Journal of endodontics Volume 27, Issue 11, Pages 687–691
3. Parker, M. S.; Chasen, M. H.; Paul, N. (2009). "Radiologic Signs in Thoracic Imaging: Case-Based Review and Self-Assessment Module". American Journal of Roentgenology 192 (3_Supplement): S34. doi:10.2214/AJR.07.7081.
