คุยกับเด็กๆเรื่องตา ภาพลวงตา เซลล์ร็อดและเซลล์โคน

 

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://witpoko.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่อง “ใครๆก็ชอบอุกกาบาต วัดปริมาตรมือ และเล่นกับเสียง” ครับ)

วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนเฟิร์น และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เราคุยกันเรื่องตา เซลล์รับแสง (เซลล์ร็อดและเซลล์โคน) และภาพลวงตาครับ

เราเริ่มกันด้วยการดูภาพลูกตาและส่วนประกอบต่างๆ โดยเนื้อหาตอนเริ่มต้นจะคล้ายๆกับที่พูดไปปีที่แล้ว จึงขอยกที่บันทึกปีที่แล้วมาที่นี่นะครับ วันนี้ที่ทดลองเพิ่มเติมก็คือการทำให้เซลล์รับแสงในตาล้าให้เราเห็นภาพลวงตาดังที่จะกล่าวต่อไปครับ

ก่อนอื่นผมก็คุยเรื่องตาของเราก่อนครับ เรามองเห็นได้โดยแสงวิ่งไปกระทบกับจอรับแสง (เรตินา, Retina) ที่ด้านหลังข้างในลูกตา แต่บังเอิญตาของคนเราวิวัฒนาการมาโดยมีเส้นเลือดและเส้นประสาทอยู่บนผิวของจอรับแสง เมื่อจะส่งสัญญาณไปตามเส้นประสาทไปยังสมอง เส้นประสาทจะต้องร้อยผ่านรูอันหนึ่งที่อยู่บนจอรับแสง รอบบริเวณรูนั้นจะไม่มีเซลล์รับแสง ดังนั้นถ้าแสงจากภายนอกลูกตาไปตกลงบนบริเวณนั้นพอดี ตาจะไม่สามารถเห็นแสงเหล่านั้นได้ บริเวณรูนั้นจึงเรียกว่าจุดบอด หรือ Blind Spot นั่นเอง

จุดบอดหรือ Blind spot อยู่ตรงที่เส้นประสาทรวมกันเป็นเส้นลากจากภายในลูกตาออกมาด้านหลัง ไปยังสมองในที่สุด
(ภาพจาก http://transitionfour.wordpress.com/tag/blind-spot/)
ตาของปลาหมึกทั้งหลายจะไม่มีจุดบอดแบบสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอย่างเราครับ เนื่องจากเส้นประสาทของปลาหมึกอยู่หลังจอรับแสง จึงไม่ต้องมีการร้อยผ่านรูในจอรับแสงแบบตาพวกเรา
 
วิธีดูว่าเรามีจุดบอดก็ทำได้ง่ายมากครับ แค่เขียนตัวหนังสือตัวเล็กๆบนแผ่นกระดาษสองตัว ให้อยู่ในแนวบรรทัดเดียวกันแต่ห่างกันสักหนึ่งฝ่ามือ จากนั้นถ้าเราจะหาจุดบอดในตาขวา เราก็หลับตาซ้าย แล้วใช้ตาขวามองตัวหนังสือตัวซ้ายไว้นิ่งๆ จากนั้นเราก็ขยับกระดาษเข้าออกให้ห่างจากหน้าเราช้าๆ ที่ระยะๆหนึ่งเราจะไม่เห็นตัวหนังสือตัวขวา นั่นแสดงว่าแสงจากตัวหนังสือตัวขวาตกลงบนจุดบอดเราพอดี

ถ้าจะหาจุดบอดในตาซ้าย เราก็ทำสลับกับขั้นตอนสำหรับตาขวา โดยเราหลับตาขวาแล้วใช้ตาซ้ายมองตัวหนังสือตัวขวาไว้นิ่งๆ อย่ากรอกตาไปมา แล้วเราก็ขยับกระดาษให้ใกล้ไกลหน้าเราช้าๆ ที่ระยะหนึ่งตัวหนังสือตัวซ้ายจะหายไปเพราะแสงจากหนังสือตัวซ้ายตกลงบนจุดบอดตาซ้ายของเราพอดี

 
ถ้าท่านไม่มีกระดาษลองใช้ตัวหนังสือข้างล่างนี่ก็ได้ครับ แต่อาจต้องขยับหน้าเข้าใกล้จอคอมพิวเตอร์หน่อย:
 
 
A                                                                                              B
 
 
ลองหลับตาซ้ายแล้วใช้ตาขวามองตัว A ดู ตอนแรกท่านจะเห็นตัว B ด้วย แต่ถ้าขยับหน้าเข้าใกล้จอคอมพิวเตอร์ที่ระยะที่เหมาะสม อยู่ๆตัว B ก็จะหายไป และท่านก็จะเห็นพื้นขาวแถวๆนั้นแทน
 
ที่น่าสนใจก็คือสมองเราจะมั่วเองขึ้นมาเลยว่าเราควรจะเห็นอะไรตอนที่แสงจากตัวอักษรตกลงบนจุดบอดพอดี แทนที่จะเห็นจุดดำๆเพราะไม่มีแสงตรงจุดบอด สมองวาดรูปให้เสร็จเลยว่าควรจะเห็นสีพื้นข้างหลังของตัวอักษร

หนูจั้งกำลังหาจุดบอดในตาขวาครับ

จากนั้นเด็กๆก็ทายกันว่าการที่คนเราจะตาบอดมองไม่เห็น จะเกิดจากสาเหตุอะไรได้บ้าง เราก็รวบรวมได้ว่าเราจะตาบอดถ้า ลูกตาแตกเสียหาย เลนส์ตาขุ่น (เช่นจากต้อ) เรตินาพัง (เช่นนักมวยถูกชกหัวกระเด้งไปมาจนเรตินาหลุดจากหลังลูกตา) เส้นประสาทพัง หรือสมองส่วนที่วาดภาพจากสัญญาณจากตาพัง

ต่อมาเราก็ดูภาพลวงตาที่สมองวาดรูปเคลื่อนไหวเพราะได้เห็นภาพหลายๆภาพมาเรียงกันดังในวิดีโอนี้ครับ (ที่ข้อมูลวิดีโอมีไฟล์ให้เราดาวน์โหลดมาทำเล่นที่บ้านได้ครับ):

ภาพลวงตานี้ทำงานคล้ายๆกับภาพยนต์ตรงที่เอาภาพที่เปลี่ยนทีละนิดทีละนิดมาเรียงกันให้ตาเราเห็นต่อเนื่องกัน มันต่างกับภาพยนต์ตรงที่ในภาพยนต์เราจะเห็นภาพแต่ละภาพทั้งภาพ แต่ภาพจะแสดงอยู่ให้ตาเราเห็นเพียง 1/30 ถึง 1/24 วินาทีเท่านั้น ดังนั้นในภาพยนต์แต่ละวินาทีจะมีภาพนิ่ง 30 ภาพ (หรือ 24 ภาพ) แสดงขึ้นมาให้เราเห็นทีละภาพอย่างรวดเร็ว ทำให้สมองเราเชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงของภาพต่างๆเห็นเป็นการเคลื่อนไหว

แต่เจ้าภาพลวงตาอันนี้ถูกสร้างจากภาพเพียงหกภาพมาเรียงกันเท่านั้น แต่วิธีเรียงก็คือเอาบริเวณเพียง 1/6 ของแต่ละภาพมาเรียงกันไปเป็นลำดับ แล้วใช้แผ่นใสที่มีสีดำปิดกั้นบริเวณภาพไป 5/6 ให้เราเห็นภาพทีละภาพ เมื่อแผ่นใสเลื่อนไปมันก็จะปิดกั้นบริเวณภาพส่วนอื่น แล้วปล่อยให้เราเห็นภาพต่อไป

เพื่ออธิบายวิธีเรียง จะขอยกตัวอย่างว่าเรามีภาพขนาดเท่ากันอยู่หกภาพโดยที่แต่ละภาพจะเปลี่ยนแปลงไปทีละนิด ตั้งชื่อภาพทั้งหกเป็น a, b, c, d, e, f  จากนั้นเราก็ทำการตัดภาพในแนวตั้งเป็นแถบๆกว้างสักครึ่งเซ็นติเมตร เราก็จะได้ภาพ a ถูกตัดเป็นแถบแนวตั้ง a1, a2, a3, a4, …. ภาพ b ก็ถูกตัดเป็นแถบแนวตั้ง b1, b2, b3, b4, …. ภาพ c, d, e, f ก็ถูกตัดเช่นเดียวกันเป็น c1, c2, c3, … d1, d2, d3, … e1, e2, e3, … f1, f2, f3, …

จากนั้นเราก็เอาภาพย่อยๆเหล่านี้มาเรียงกันโดยแถบที่หนึ่งมาจาก a คือ a1 แถบที่สองมาจาก b คือ b2 แถบที่สามมาจาก c คือ c3 แถบที่สี่มาจาก d คือ d4 แถบที่ห้ามาจาก e คือ e5 แถบที่หกมาจาก f คือ f6 จากนั้นแถบที่เจ็ดก็กลับไปเอามาจาก a คือ a7 ไปเรื่อยๆ ถ้าเขียนเรียงว่าแถบไหนมาจากภาพไหนจะได้เป็นอย่างนี้ครับ:

a1b2c3d4e5f6a7b8c9d10e11f12a13b14c15d16e17f18

จากนั้นเราก็สร้างแถบดำบนแผ่นใส (ซึ่งอาจจะพิมพ์บนแผ่นใสโดยตรง หรือพิิมพ์บนกระดาษแล้วตัดเป็นช่องๆก็ได้) โดยขีดเส้นแนวตั้งกว้างครึ่งเซ็นติเมตรไปเรื่อยๆจนทั่วแผ่นใส แล้วก็ทำให้เป็นสีดำยกเว้นทุกๆแถบที่หก คือบริเวณส่วนใหญ่ของแผ่นใสจะทึบเป็นสีดำ มีบริเวณส่วนน้อยเพียง 1/6 ที่จะใสมองผ่านได้

เมื่อเอาแผ่นใสไปทาบบนภาพที่ประกอบจาก a b c d e f เราก็จะมองผ่านตามช่องที่ใสไปเห็นแถบทุกๆหกแถบ โดยที่แถบที่เราเห็นจะมาจากภาพเดิมเดียวกัน เช่นเห็น a1a7a13a19… ซึ่งมาจากภาพ a และเมื่อเลื่อนแผ่นใสไปนิดหนึ่งเราก็จะเห็น b2b8b14b20… ซึ่งมาจากภาพ b เมื่อเราเลื่อนแผ่นใสไปมาเราก็จะเห็นภาพจาก a b c d e f เรียงกัน แล้วสมองเราก็ตีความว่ามีการเคลื่อนไหวครับ

จากนั้นเราก็ดูภาพลวงตาที่เกิดจากการล้าของเซลล์รับแสงในตาครับ รูปแรกเป็นรูปขาวดำของในหลวง:

ก่อนอื่นเราจะขยายภาพให้ใหญ่ๆเต็มๆจอแล้วเราจะมองภาพนี้โดยไม่กระพริบตาและไม่ขยับหัวไปมา ให้ตาโฟกัสไปที่จุดๆเดียวกลางๆภาพ (เช่นตาหรือคางในภาพ) มองอยู่สัก 10-30 วินาที แล้วเราก็หันไปมองเพดานหรือผนังสีอ่อนๆ แล้กระพริบตาถี่ๆ เราจะเห็นภาพในหลวงที่มีสีกลับกับภาพที่เรามองในตอนแรก (คือเส้นสีขาวก็เห็นเป็นสีดำ พื้นสีดำก็เห็นเป็นพื้นสีขาว)

ต่อมาเราก็ดูภาพนี้ ซึ่งเป็นภาพกลับสี (ภาพเนกาตีฟ) มองนิ่งๆ ไม่กระพริบตา ไม่ขยับหัวไปมา โฟกัสไปจุดๆเดียวกลางๆภาพ มองประมาณ 10-30 วินาที:

 

แล้วเราก็สลับภาพขาวดำนี้มาแทนที่ภาพกลับสี:

 

เราจะพบว่าเราเห็นสีที่ถูกต้อง (แต่ซีดๆ) บนภาพขาวดำอยู่สักวินาทีสองวินาทีก่อนที่สีจะซีดไปเรื่อยๆจนไม่มีสีอะไรเหลือนอกจากสีขาว เทา ดำ

เราอธิบายภาพลวงตาทั้งสองแบบนี้ได้โดยเข้าใจว่าในเรตินาของตาเราจะมีเซลล์รับแสงอยู่สองประเภทคือเซลร็อดหรือเซลล์แท่ง หน้าตามันเป็นแท่งๆทรงกระบอก และเซลล์โคนหรือเซลล์กรวย หน้าตามันจะเป็นกรวยแหลม โดยที่เซลล์ร็อดจะรับความสว่างของแสงภายนอกแต่จะไม่เห็นสีต่างๆ ส่วนเซลล์โคนจะรับสีต่างๆโดยที่เซลล์โคนจะแบ่งย่อยออกเป็นสามประเภทที่รับแสงแถบๆสีแดง สีเขียว สีน้ำเงินได้ดี

ภาพวาดหน้าตาของเซลล์ร็อดและเซลล์โคน
ภาพจาก http://webvision.med.utah.edu

เจ้าเซลล์รับแสงนี้เมื่อโดนแสงหรือสีเดิมๆนานๆ (เช่นเกิดจากการจ้องภาพเดิมนานๆโดยไม่กระพริบตาและไม่ขยับหัว) จะส่งสัญญาณไฟฟ้าไปที่สมองว่าได้รับแสงหรือสีอะไรโดยการเปลี่ยนสารเคมีในเซลล์ พอโดนแสงหรือสีเดิมนานๆสารเคมีก็จะร่อยหรอลงไปเรื่อยๆ ปกติเวลาเรากระพริบตาหรือไปมองภาพอื่นๆเซลล์จะมีโอกาสได้พักและเติมเต็มสารเคมีขึ้นมาใหม่ ในกรณีของเราที่ไม่กระพริบตาและดูภาพเดิมสารเคมีจะเหลือน้อย พอเราหันไปดูพื้นสีอ่อนๆ(ในกรณีภาพในหลวง)หรือภาพขาวดำ (ในกรณีรูปเด็กๆ) เจ้าเซลล์ที่อ่อนล้าสารเคมีร่อยหรอก็จะส่งสัญญาณอ่อนกว่าปกติไปยังสมอง สมองจึงตีความว่าแสงหรือสีที่ตกลงบนเซลล์เหล่านั้นเป็นสีตรงข้าม ทำให้เราเห็นเป็นภาพลวงตาที่มีสีตรงข้ามกับภาพที่เราจ้องมองตอนแรกนั่นเอง

ต่อไปเราก็ดูภาพลวงตาแบนๆที่บิดเบี้ยวความสูงความยาว (perspective) ซึ่งถ้าเรามองด้วยมุมที่พอเหมาะ สมองจะตีความว่าเป็นภาพสามมิติ ดังในวิดีโอนี้ครับ (ที่วิดีโอมีลิงค์ให้โหลดรูปภาพมาพิมพ์เล่นเองครับ):

สังเกตได้ว่าเวลาเราหลับตาข้างหนึ่งหรือมองภาพเหล่านี้ผ่านกล้อง เราจะรู้สึกว่าภาพเป็นสามมิติชัดเจนกว่ามองด้วยสองตา สาเหตุก็เพราะว่าเวลาเรามองด้วยสองตา สมองจะได้ข้อมูลมากขึ้นทำให้หลอกยากขึ้นครับ ภาพลวงตาเหล่านี้มีคนทำเป็นสถานที่ท่องเที่ยวที่พัทยาเรียกว่า Art in Paradise ครับ ตัวอย่างภาพก็ดูได้ที่ http://www.paiduaykan.com/province/east/chonburi/artinparadise.html

ธัญญ่ากำลังดูภาพผ่านกล้อง
ดูภาพผ่านกล้องครับ
ธีธัช ธีญา ธัญญ่าไปถ่ายภาพที่ Art in Paradise ครับ สะพานเป็นภาพวาดแบนๆบนพื้นครับ

ต่อไปนี้คือบรรยากาศและบันทึกการเรียนรู้ของเด็กๆครับ อัลบั้มเต็มอยู่ที่นี่นะครับ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *