Tầm nhìn

Tầm nhìn là khả năng nhận và diễn giải thông tin từ ánh sáng đi vào mắt. Việc tri giác này còn được gọi là thị lực, sự nhìn. Những bộ phận khác nhau cấu thành tầm nhìn được xem như là một tổng thể như là hệ tầm nhìn và được tập trung nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khác nhau như tâm lý, khoa học nhận thức, khoa học thần kinh và sinh học phân tử.

Hệ tầm nhìn

Hệ tầm nhìn cho phép con người thu nhận và xử lý thông tin từ môi trường. Hành động nhìn bắt đầu từ khi thấu kính của mắt điều chỉnh để thu được ảnh của cảnh vật xung quanh vào một màng lưới nhạy sáng nằm sau mắt (võng mạc). Về bản chất, võng mạc là một phần của tách biệt não bộ, hoạt động như là một máy biến đổi để chuyển đổi mẫu ánh sáng thành các tín hiệu thần kinh. Võng mạc có các tế bào nhạy với tác nhân kích thích là ánh sáng. Chúng phát hiện các quang tử kích thích và đáp ứng bằng cách sinh ra các xung/tín hiệu thần kinh. Các tín hiệu này được xử lý trong một cấu trúc thứ lớp gồm các phần khác nhau của não bộ, từ võng mạc đến các nhân cong ở biên, đến các vỏ não sơ cấp và thứ cấp.

Nghiên cứu về tầm nhìn

Vấn đề chủ yếu của tầm nhìn là những gì mà con người thấy không chỉ là sự biến đổi của các kích thích trên võng mạc (tức là ảnh trên võng mạc). Vì vậy, những người quan tâm đến dạng tri giác này đã cố gắng giải thích cách tiến trình xử lý hình ảnh để tạo ra cái mà chúng ta thực sự nhìn thấy.

Các nghiên cứu trước đây về tầm nhìn

Có hai trường phái chính của thời Hy Lạp cổ đại đã đưa ra các giải thích đầu tiên về cách hoạt động của việc nhìn trong cơ thể người.

Trường phái đầu tiên là 'lý thuyết phát xạ'. Theo trường phái này, sự nhìn xảy ra khi các tia nhìn phát ra từ mắt bị chặn bởi các vật được nhìn thấy. Theo họ, nếu chúng ta nhìn trực tiếp một vật thì đó là do các tia nhìn từ mắt đi vào vật đó. Tuy nhiên, một hình ảnh khúc xạ cũng có thể được nhìn thấy bởi các tia nhìn. Lúc này, tia nhìn từ mắt đi qua không khí và chạm vào vật được nhìn thấy sau khi bị khúc xạ như là kết quả của sự di chuyển của các tia nhìn phát ra từ mắt. Lý thuyết này được ủng hộ bởi các học giả như Euclid và Ptolemy và những người kế nhiệm.

Trường phái thứ hai về cách tiếp cận gọi là 'sự đưa vào', coi sự nhìn như là việc có một thứ gì đó đại diện cho vật đi vào mắt. Với sự ủng hộ của các nhà truyền bá chính như Aristotle, Galen và những người kế tục, lý thuyết này dường như đã đạt đến một ít tri giác về bản chất của sự nhìn, tuy nhiên ánh sáng chưa được coi là yếu tố chủ đạo trong lý thuyết này và nó chỉ là sự suy đoán mà không có cơ sở thực nghiệm.

Ibn al-Haytham (hay còn được biết đến với tên gọi Alhacen hoặc Alhazen), 'cha đẻ của quang học', là người đầu tiên giải quyết tranh luận giữa hai trường phái bằng cách điều chỉnh lý thuyết về sự đưa vào thành lý thuyết hiện đại được chấp nhận về sự nhìn trong cuốn sách Book of Optics (1021). Ông lập luận rằng sự nhìn diễn ra là do ánh sáng từ các vật đi vào mắt và ông phát triển một phương pháp khoa học nhấn mạnh việc thực nghiệm để chứng minh điều đó. Ông chủ trì một nghiên cứu khoa học về tâm lý học thị giác và là nhà khoa học đầu tiên cho rằng sự nhìn xảy ra trong não bộ chứ không phải trong mắt. Ông chỉ ra rằng các thí nghiệm cá nhân có ảnh hưởng đến những gì con người nhìn thấy và cách mà họ nhìn thấy, và sự nhìn cũng như tri giác là chủ quan.

Ông giải thích chi tiết các sai sót có thể xảy ra trong thị giác và lấy ví dụ về một đứa trẻ ít kinh nghiệm có thể gặp nhiều khó khăn như thế nào trong việc diễn giải những gì mà nó nhìn thấy. Ông cũng đưa ra ví dụ về một người trưởng thành có thể mắc sai lầm trong sự nhìn do các kinh nghiệm của họ sẽ làm cho họ thấy một cái gì đó khác với thực tế. Điều này có thể liên quan đến câu châm ngôn 'Cái đẹp nằm trong mắt của người ngắm'. Nghĩa là một bông hoa có thể xuất hiện rất đẹp trong mắt một người lại không được như thế trong mắt người khác.

Leonardo DaVinci, 1452-1519, là người đầu tiên nhận thức được các đặc tính quang học đặc biệt của mắt. Ông viết: 'Chức năng của mắt người,... đã được mô tả bởi nhiều tác giả theo một cách thức nhất định. Nhưng tôi tìm thấy điều khác biệt hoàn toàn.' Phát hiện thực nghiệm chính của ông là chỉ có một sự nhìn rõ ràng và phân biệt tại đường nhìn, đường thẳng quang học kết thúc tại vùng giữa của võng mạc.

Sự suy luận vô thức là một khái niệm quan trọng trong nghiên cứu thị giác.

Hermann von Helmholtz nổi tiếng với nghiên cứu đầu tiên về thị giác trong thời đại hiện đại. Ông khảo sát mắt người và kết luận rằng, về mặt quang học, mắt người có khả năng hạn chế. Theo ông, thông tin thu được qua mắt không đảm bảo chất lượng đến nỗi khó có thể thấy rõ. Do đó, ông cho rằng sự nhìn chỉ có thể xảy ra nhờ vào một loại suy luận vô thức: một quá trình dựa trên việc nhận thức và kết luận từ dữ liệu không đầy đủ, dựa trên các kinh nghiệm đã có.

Suy luận này yêu cầu có những kinh nghiệm về thế giới xung quanh. Các ví dụ đã được biết đến bao gồm:

• Ánh sáng đến từ phía trên
• Các vật thường không được nhìn từ phía dưới lên
• Các khuôn mặt được nhìn thấy (và nhận ra) từ phía bên phải

Nghiên cứu về ảo giác, khi quá trình suy luận là không chính xác, đã giúp chúng ta hiểu sâu hơn về các dạng suy luận mà hệ thị giác thực hiện.

Một dạng khác của giả thuyết suy luận vô thức (dựa trên xác suất) đã được tái hiện bởi các nghiên cứu về thị giác (còn được gọi là nghiên cứu Bayes). Các đề xuất theo hướng tiếp cận này cho rằng hệ thị giác thực hiện suy luận Bayes để hình thành hình ảnh từ các dữ liệu cảm tính. Các mô hình dựa trên ý tưởng này đã được áp dụng để mô tả nhiều hệ thị giác nhỏ khác nhau, như nhận diện chuyển động hoặc sự sâu.

Lý thuyết Gestalt

Các nhà tâm lý học hình thức (Gestalt psychologists), làm việc chủ yếu vào những năm 1930 và 1940, đã đặt ra nhiều câu hỏi mà các nhà khoa học về thị giác hiện đại đang nghiên cứu.

Các định luật cấu trúc hình thức đã dẫn đến nghiên cứu về cách con người nhận thức các thành phần thị giác, như là các mẫu thức hoặc các toàn thể được tổ chức thay vì nhiều phần riêng lẻ khác nhau. Ví dụ, trong hệ thị giác, chúng ta có thể nghiên cứu một hình ảnh không tồn tại thực tế. 'Gestalt' là một từ tiếng Đức được dịch sang nghĩa là 'cấu hình hoặc mẫu thức'. Theo lý thuyết này, có 6 yếu tố chính để xác định xem chúng ta nhìn thấy các vật thể được ghép nhóm như thế nào: sự gần gũi trong không gian, sự tương đồng, sự đóng kín, sự đối xứng, sự quen thuộc và sự liên tục.