Людське око може бачити більше ніж ми думали

Вчені з Міжнародного центру дослідження ока (ICTER) вперше розробили метод кількісної оцінки яскравості двофотонного зору, що відкриває революційні перспективи для медичної діагностики та технологій віртуальної реальності.

Двофотонний зір – це інноваційна технологія, що дозволяє людському оку сприймати інфрачервоне світло, яке зазвичай невидиме. Дослідники з ICTER зробили важливий крок вперед, розробивши метод вимірювання яскравості цього феномену у фотометричних одиницях (кд/м2), що раніше було можливим лише для видимого світла.

Результати дослідження демонструють, що яскравість двофотонних стимулів може сягати майже 670 кд/м2, залишаючись у безпечному для ока діапазоні лазерної потужності. Це відкриття кардинально змінює наше розуміння можливостей людського зору та відкриває нові горизонти в офтальмології.

Як працює двофотонний зір

Звичайний людський зір обмежений діапазоном електромагнітних хвиль від 380 нм до 780 нм – видимим спектром від фіолетового до червоного кольору. Світлові хвилі поза цим діапазоном, як-от інфрачервоні та ультрафіолетові, зазвичай невидимі для неозброєного ока.

При звичайному (однофотонному) зорі кожен фотон з певною енергією поглинається фоторецепторами в сітківці. Однак при двофотонному зорі відбувається одночасне поглинання двох фотонів з половинною енергією, що дозволяє сприймати інфрачервоне світло.

Цей процес викликає ізомеризацію зорових пігментів, що дозволяє реєструвати невидиме світло як різні кольори.

Особливістю двофотонного зору є його залежність від фокусування променя на сітківці. Отримані стимули характеризуються кращою різкістю та контрастом порівняно зі звичайним зором.

Інноваційний метод вимірювання

Традиційні методи вимірювання яскравості не працюють за межами видимого спектру. Вчені ICTER розробили унікальний підхід, який дозволяє кількісно оцінити яскравість інфрачервоних стимулів.

Дослідження, проведене у співпраці з аспіранткою Олівією Качкош, доктором Катажиною Комар та професором Мацеєм Войтковським, встановило взаємозв’язок між потужністю інфрачервоного променя та видимого променя однакової суб’єктивної яскравості.

“Метою дослідження була розробка відтворюваного методу визначення яскравості стимулів для двофотонного зору,” – зазначає Олівія Качкош, провідна авторка дослідження. Запропонований метод дозволяє порівнювати яскравість двофотонних стимулів з традиційними дисплеями.

Перспективи для медицини та технологій

Двофотонний зір має величезний потенціал у двох ключових сферах: медична діагностика та віртуальна/доповнена реальність (VR/AR). У медицині він дозволяє проводити передові діагностичні тести, особливо в неврології та офтальмології.

Інфрачервоні імпульси забезпечують безпечний контроль зорових функцій без використання видимого світла. Це особливо цінно для пацієнтів із світлочутливістю або при діагностиці захворювань сітківки.

У сфері віртуальної та доповненої реальності ця технологія відкриває нові можливості для створення реалістичних візуальних вражень. Двофотонні дисплеї сітківки можуть бути використані в окулярах доповненої реальності, забезпечуючи більшу чіткість та контраст зображень.

Нова фізична величина

Важливим результатом дослідження стала пропозиція нової фізичної величини – “двофотонної освітленості сітківки”. Ця величина є достатньою для опису систем, що випромінюють двофотонні стимули, і відкриває новий напрямок у фотометрії.

Дослідники також задокументували вдвічі більшу повторюваність для вимірювань на тлі з яскравістю 10 кд/м2. Це критично важливо для розвитку майбутніх технологій, таких як двофотонна мікропериметрія та інші діагностичні інструменти.

Результати дослідження, опубліковані в журналі Biomedical Optics Express, створюють міцну основу для подальших відкриттів у галузі двофотонного зору та його практичного застосування в медицині та технологіях.