PROFILPELAJAR.COM

A Mach-sávok optikai illúzió eredményeképpen jönnek létre, a jelenség nevét Ernst Mach fizikusról kapta. A jelenség két különböző fényesség-gradiensű mező határán jön létre. A szemlélő számára világos és sötét sávok látszanak az elválasztó határ mentén, még abban az esetben is, ha a fényesség a határ mindkét oldalán azonos.

Történet

Az illúzió leírása Ernst Mach (1838-1916) osztrák filozófus és fizikus nevéhez fűződik. Mach tudományos munkássága kiterjedt volt, többek között kutatta a nagysebességű gázáramlásokat is. Az ő nevét viseli a Mach-szám.

A hangsebesség vizsgálata mellett Mach érdeklődött az iránt is, hogy milyen összefüggés áll fenn a fényerősség és az általa keltett érzet között. Ezen probléma kutatása közben írta le ezt az illúziót az 1860-as években.

Az illúzió szemléltetése

Kísérleteihez mintákat állított elő papírból, melyek hasonlóak voltak az I. ábrán láthatóhoz. Az ábrán látható öt sáv fényerőssége balról jobbra haladva egyre nagyobb. A fényerősség kifejezi, hogy a sáv mennyi fényt ver vissza, a sávról mennyi fény érkezik a szembe. Egy sávon belül nincs fényerősség-különbség, a sávok homogének fényerősség szempontjából. Mégis, egy-egy sáv határán a sötétebbik sáv jobb oldali széle még sötétebbnek tűnik a sáv fényerősségéhez képest, míg a világosabbik sáv bal oldali része még világosabbnak látszik a sáv többi részéhez képest. Ezek a sávokon belüli világosság-különbségek valójában nem léteznek, illuzórikusak.

Magyarázata

Mach már annak idején, a korabeli anatómiai-élettani ismeretek birtokában rájött arra, hogy az illúzió magyarázata a retinán lévő ellentétes hatásokban rejlik. Ma már bővebb ismeretekkel rendelkezünk a retina sejtjeiről és azok működéséről, így az illúziót pontosan meg tudjuk magyarázni.

A szemben a retinán található fényre érzékeny speciális sejtek, fotoreceptorok észlelik a fényt, melyek az információt bipoláris sejteknek, majd azok a retina ganglionsejtjeinek továbbítják, melyeknek axonjai alkotják a látóideget, és vezetik az információt az agyba. Emellett találhatóak még a retinán oldalirányú (laterális) kapcsolatok is, melyek a horizontális és az amakrin sejtek segítségével valósulnak meg. Azonban fotoreceptorokból jóval több van, mint bipoláris sejtekből, illetve ganglionsejtekből. Lényegében az információt sűríteni kell, így már a retinán megkezdődik a feldolgozás.

A sűrítés a receptív mezők által történik.

Minden retinális ganglionsejtnek megfeleltethető a retina egy területe, melynek ingerlésére a ganglionsejt reagál. Ezek a mezők koncentrikus kör alakúak, megkülönböztetjük központjukat és perifériájukat. A központ és a periféria antagonisztikus (ellentétes) módon reagál a fényre. Ha a központot (II. ábrán: + ) éri fény, a ganglionsejt sűrűbben fog tüzelni, ha a perifériát (2. ábrán: - ), a tüzelés ritkább lesz, tehát a fény ellentétes hatást vált ki a receptív mező központjában és a perifériáján. Az ilyen receptív mezővel rendelkező ganglionsejteket „BE” vagy „ON” típusúnak nevezzük (Léteznek „KI” vagy „OFF” típusú retinális ganglionsejtek is, ezek esetében a központra érkező fény vált ki gátlást, míg a perifériára eső fény serkentő hatású.). Összefoglalva, a receptív mezők szerepet játszanak a fényintenzitás-különbségek, a kontraszt detektálásában.

Az illúzió magyarázatát a receptív mezők működésének antagonizmusa adja.

Nézzük például a III. ábrán a legszélső, 1-gyel jelölt receptív mezőt. Központját és perifériáját ugyanolyan erősségű fény éri. A 2. számú receptív mező központja teljesen a sötét sávra esik, viszont perifériájának egy része már a nagyobb fényerősségű sávról kap fényt, ezáltal erősebb lesz a periféria gátló hatása, így a 2. receptív mezőhöz tartozó ganglionsejt válasza gyengébb lesz, ezáltal ezt a területet sötétebbnek észleljük. A 4. számú receptív mező teljes egészében a világos sávra esik, központját és perifériáját ugyanolyan erősségű fény éri. A 3. számú receptív mező központja úgyszintén teljesen a világosabbik sávra esik, viszont perifériájának egy része a sötétebb sávra esik, így a periféria kisebb gátló hatást fejt ki, mint a 4. receptív mező esetében. Így a 3. receptív mezőhöz tartozó ganglionsejt erősebb választ fog adni, mint a 4. mező ganglionsejtje, ezért észleljük a határvonal mentét világosabbnak a sáv egészénél.

Színes Mach-sávok?

A színek hatással vannak a kontrasztérzékelésre. Erre mutatott rá egy kísérlet, melyben az alanyoknak színes, illetve szürke árnyalatú sávokat tartalmazó ábráknál (hasonlóak az I. ábrán láthatóhoz) kellett meghatározniuk a Mach-sávok észleléséhez szükséges fényerősség-különbséget, illetve egy másik kísérlet, mely során a kétféle (színes-szürke árnyalatú) Mach-sávok fényességét kellett megállapítani. Az azonos fényerejű, de eltérő színű ábrákon nem voltak láthatóak a Mach-sávok, tehát önmagában a színkülönbség nem képes az illúzió előidézésére. Viszont a szürke árnyalatú Mach-sávok észlelési kontrasztküszöbe színezés után csökkent, illetve az észlelt fényességük növekedett. Az, hogy a színek eltérése fényerősség-különbség nélkül nem idézte elő az illúziót, azt mutatja, hogy a színek kontraszt-erősítő folyamatai csak akkor valósulnak meg, ha a szín és a kontraszt kölcsönhatásba tudnak lépni.

Források

Atkinson és mtsai. (2005). Pszichológia. Budapest, Osiris
Gur, M., Syrkin, G. (1993). Color enhances mach bands detection threshold and perceived brightness. Vision Research, Volume 33., Issue 16. 2313-2319.
Sekuler, R., Blake, R. (2004). Észlelés. Budapest, Osiris