Hyperacuity
हमारी इंद्रियों की तीक्ष्णता को सबसे अच्छे विवरण से परिभाषित किया जाता है जिसमें हम भेदभाव कर सकते हैं। दृश्य तीक्ष्णता को सबसे छोटे अक्षरों द्वारा मापा जाता है जिन्हें एक चार्ट पर अलग किया जा सकता है और रेटिना पर संवेदी तत्वों के मोज़ेक के शारीरिक अंतराल द्वारा नियंत्रित किया जाता है। फिर भी स्थानिक अंतर अभी भी एक महीन पैमाने पर किए जा सकते हैंः सीमाओं के गलत संरेखण का पता दृश्य तीक्ष्णता की तुलना में 10 गुना बेहतर सटीकता के साथ लगाया जा सकता है, जैसा कि पहले ही 1899 में इवाल्ड हेरिंग द्वारा दिखाया गया था। यह अति तीक्ष्णता, रेटिना 'पिक्सेल' द्वारा निर्धारित आकार सीमाओं से परे, मस्तिष्क में परिष्कृत सूचना प्रसंस्करण पर निर्भर करती है। अति तीक्ष्णता पारंपरिक तीक्ष्णता से कैसे अलग है? तीक्ष्णता और अति तीक्ष्णता के बीच अंतर का सबसे अच्छा उदाहरण दृष्टि से आता है, उदाहरण के लिए जब रात के आकाश में सितारों का अवलोकन किया जाता है। पहला चरण रेटिना पर बाहरी दुनिया की ऑप्टिकल इमेजिंग है। रिसेप्टर इंद्रिय कोशिकाओं, छड़ और शंकुओं के मोज़ेक पर प्रकाश का प्रभाव पड़ता है, जो डिजिटल कैमरों के फिल्म तल में डिटेक्टिंग पिक्सेल की तरह बिना अंतराल या ओवरलैप के रेटिना की सतह को ढकता है। प्रत्येक रिसेप्टर उस तक पहुँचने वाले सभी प्रकाश को स्वीकार करता है लेकिन एक इकाई के रूप में कार्य करता है, जो दृश्य स्थान में एक ही स्थान का प्रतिनिधित्व करता है। यह विभाजन इस निर्णय की एक सीमा निर्धारित करता है कि कोई छवि एकल या दोहरे तारे (संकल्प) से आई है या नहीं। अलग-अलग व्यक्त किए गए सितारों की धारणा के उभरने के लिए, दोनों की छवियों को इतना चौड़ा होना चाहिए कि उनके बीच कम से कम एक मध्यवर्ती पिक्सेल अपेक्षाकृत अस्थिर रह जाए। यह संकल्प सीमा और दृश्य तीक्ष्णता के आधार को परिभाषित करता है। एक बिल्कुल अलग तंत्र अति तीक्ष्णता में काम करता है, जिसका सर्वोत्कृष्ट उदाहरण और जिसके लिए यह शब्द शुरू में गढ़ा गया था, वह है वर्नियर तीक्ष्णताः दो किनारों या रेखाओं के संरेखण को तीक्ष्णता की तुलना में पांच या दस गुना बेहतर सटीकता के साथ आंका जा सकता है। कंप्यूटर ग्राफिक्स में वाक्यांश "सब-पिक्सेल रिज़ॉल्यूशन" का उपयोग कभी-कभी एंटी-एलियासिंग और ज्यामितीय सुपर रिज़ॉल्यूशन की चर्चा में किया जाता है। हालाँकि वास्तव में जो शामिल है वह संकल्प नहीं है (क्या यह एक या दो है? - एक गुणात्मक अंतर) लेकिन स्थानीयकरण (वास्तव में कहाँ? - एक मात्रात्मक निर्णय) यह प्रक्रिया को पकड़ता है। जब एक छवि कई पिक्सेल में फैलती है, प्रत्येक श्रेणीबद्ध तीव्रता प्रतिक्रिया के साथ लेकिन केवल एक स्थानिक मूल्य के साथ, छवि केंद्र की स्थिति पिक्सेल की चौड़ाई से अधिक सटीक रूप से स्थित हो सकती है, जैसे कि एक हिस्टोग्राम के औसत की गणना बिन चौड़ाई के एक अंश तक की जा सकती है। दाहिनी ओर की आकृति में, रेटिना मोज़ेक ने उस पर अधिरोपित किया है, शीर्ष पर, संकल्प सीमा पर दो सितारों की छवियां हैं जब मध्यवर्ती अंतराल निर्णय का आश्वासन देता है कि दो सितारे हैं और एक भी लंबा नहीं है। नीचे दो अलग-अलग छोटी रेखाओं की छवियाँ दिखाई गई हैं; उनके स्थान अंतर को पढ़ने की सटीकता मोज़ेक तत्वों के आयाम से परे है। अति तीक्ष्णता तंत्र का विश्लेषण अति तीक्ष्णता प्राप्त करने के लिए तंत्रिका उपकरण का विवरण अभी भी खोज की प्रतीक्षा कर रहा है। यह कि अति तीक्ष्णता उपकरण में अलग-अलग रिसेप्टर कोशिकाओं की एक श्रृंखला से संकेत शामिल होते हैं, आमतौर पर उत्तेजना स्थान के एक से अधिक स्थानों में, इन कार्यों में प्रदर्शन से संबंधित निहितार्थ होते हैं। कम कंट्रास्ट, पड़ोसी उत्तेजनाओं की निकटता (भीड़), और पैटर्न घटकों की अस्थायी अतुल्यकालिकता उन कारकों के उदाहरण हैं जो कम प्रदर्शन का कारण बनते हैं। कुछ वैचारिक रुचि में आयु परिवर्तन और अवधारणात्मक सीखने की संवेदनशीलता है जो अंतर्निहित तंत्रिका चैनलिंग को समझने में मदद कर सकती है। स्तनधारी दृश्य अति तीक्ष्णता की व्याख्या करने के लिए दो बुनियादी एल्गोरिदम प्रस्तावित किए गए हैंः स्थानिक, जनसंख्या फायरिंग दर के आधार पर, और अस्थायी, लघु नेत्र आंदोलनों की प्रतिक्रिया में अस्थायी देरी के आधार पर। जबकि उनमें से किसी को भी अब तक अनुभवजन्य समर्थन प्राप्त नहीं हुआ है, पूर्व की संभाव्यता पर न्यूरल फायरिंग की असतत प्रकृति द्वारा गंभीर रूप से सवाल उठाया गया था। मानव आंख के प्रकाशिकी बेहद सरल हैं, मुख्य इमेजिंग घटक एक एकल तत्व लेंस है जो मांसपेशियों के नियंत्रण द्वारा अपनी ताकत को बदल सकता है। कई विचलनों के सुधार के लिए केवल सीमित सुविधा है जिन्हें आम तौर पर अच्छी गुणवत्ता वाले इंस्ट्रूमेंटल ऑप्टिकल सिस्टम में ठीक किया जाता है। इस तरह के एक सरल लेंस में अनिवार्य रूप से गोलाकार विचलन की एक महत्वपूर्ण मात्रा होनी चाहिए, जो स्प्रेड फ़ंक्शन में माध्यमिक लोब पैदा करता है। हालांकि, प्रयोग द्वारा यह पाया गया है कि पुतली के ऑफ-एक्सिस में प्रवेश करने वाला प्रकाश एक छवि (स्टाइल्स-क्रावफोर्ड प्रभाव) बनाने में कम कुशल है, जिसका प्रभाव इन अवांछित साइड लोब को काफी कम करने का है। इसके अलावा, विवर्तन सीमाओं के प्रभावों का उपयोग सावधानी के साथ, विचलन के लिए आंशिक रूप से क्षतिपूर्ति के लिए किया जा सकता है। रेटिना रिसेप्टर्स भौतिक रूप से रेटिना के बाद के प्रसंस्करण तत्वों को ले जाने वाली एक तंत्रिका परत के पीछे स्थित होते हैं। प्रकाश बिना सूचीबद्ध किए इस परत से नहीं गुजर सकता है। वास्तव में, मॉड्यूलेशन ट्रांसफर फंक्शन (एम. टी. एफ.) पर माप से पता चलता है कि उस तंत्रिका परत के माध्यम से प्रसार के कारण एम. टी. एफ. अपघटन एक समान क्रम के हैं जो प्रकाशिकी के कारण होते हैं। इन विभिन्न घटकों की परस्पर क्रिया से यह पाया गया है कि समग्र प्रकाशिक गुणवत्ता, हालांकि फोटोग्राफिक प्रकाशिकी की तुलना में खराब है, पुतली व्यास और प्रकाश स्तरों की एक बड़ी श्रृंखला के माध्यम से सहनशील रूप से स्थिर रह सकती है। जब रंगीन जानकारी के साथ प्रस्तुत किया जाता है तो ऑप्टिकल खामियां विशेष रूप से महान होती हैं। प्रकाशिकी में मुख्य रूप से हरे से नीले/बैंगनी क्षेत्र में अत्यधिक लाल से अत्यधिक नीले/बैंगनी रंग के लगभग 2 डायोप्टर्स का अवशिष्ट असंशोधित रंगीन विचलन होता है। नेत्र रोग विशेषज्ञों ने कई दशकों से सुधार चश्मा प्रदान करने की प्रक्रिया में स्पेक्ट्रम के माध्यम से ध्यान के इस बड़े परिवर्तन का उपयोग किया है। इसका मतलब है कि इस तरह के सुधार आंख के लेंस की तरह ही सरल हो सकते हैं। इसके अलावा, इस बड़े रंगीन विचलन का उपयोग आंख की बनावट के भीतर लाभ के लिए भी किया गया है। हेरफेर करने के लिए तीन प्राथमिक रंगों (लाल, हरा और नीला) के बजाय, प्रकृति ने इस सकल रंगीन बदलाव का उपयोग एक कॉर्टिकल दृश्य कार्य प्रदान करने के लिए किया है जो तीन बुनियादी प्राथमिक रंगों के बजाय रंग अनुकूलता के तीन सेटों पर आधारित है। ये लाल/हरा, पीला/नीला और काला/सफेद हैं, यह काला/सफेद चमक का पर्याय है। फिर, लाल और हरे प्राथमिक के बीच केवल एक बहुत ही उच्च रिज़ॉल्यूशन का उपयोग करके, प्रकृति चतुराई से इन दो रंगों के माध्य का उपयोग करती है (यानी। पीला), पृष्ठभूमि रंग धोने की क्षमता बनाने के लिए बहुत कम रिज़ॉल्यूशन वाले नीले रंग के साथ। बदले में (कम संकल्प अनुकूलता पर अति तीक्ष्णता क्षमता का उपयोग करके) यह 3डी गहराई की धारणा के स्रोत के रूप में भी काम कर सकता है। मानव आँख में फोटोडिटेक्टरों का लगभग षट्कोणीय मैट्रिक्स होता है। अब इस बात के काफी प्रमाण हैं कि इस तरह का मैट्रिक्स लेआउट सूचना हस्तांतरण की इष्टतम दक्षता प्रदान करता है। कई अन्य श्रमिकों ने षट्कोणीय मैट्रिक्स का उपयोग करने पर विचार किया है, लेकिन फिर वे 60 डिग्री अंतर अभिविन्यास पर गणितीय दृष्टिकोण और अक्षों की सदस्यता लेते हैं। इसके बाद इसे जटिल संख्याओं का उपयोग करना चाहिए। ओवरिंगटन और उनकी टीम ने इसके बजाय, एक षट्कोणीय मैट्रिक्स को अनुमानित करने का एक तरीका खोजा (और पाया), जबकि एक ही समय में प्रसंस्करण के लिए एक पारंपरिक कार्टेशियन लेआउट को बनाए रखा। यद्यपि मानव दृश्य प्रणाली के प्रारंभिक तंत्रिका तंत्र में कई और विविध स्थानिक अंतःक्रियाएं स्पष्ट हैं, लेकिन उच्च निष्ठा सूचना संवेदन में केवल कुछ ही बहुत महत्वपूर्ण हैं। बाकी मुख्य रूप से स्थानीय अनुकूलन जैसी प्रक्रियाओं से जुड़े हैं। इसलिए यह पाया गया है कि सबसे महत्वपूर्ण अंतःक्रियाएँ बहुत स्थानीय सीमा तक होती हैं, लेकिन इन अंतःक्रियाओं के उपयोग की सूक्ष्मताएँ सबसे महत्वपूर्ण लगती हैं। षट्कोणीय मैट्रिक्स के लिए एक संबोधित पिक्सेल के चारों ओर छह रिसेप्टर्स का एक एकल वलय सबसे सरल सममित लेआउट है। प्राइमेट ग्रहणशील क्षेत्र अध्ययनों से सामान्य निष्कर्ष यह है कि ऐसा कोई भी स्थानीय समूह एक समान इनपुट रोशनी के लिए कोई उत्पादन नहीं देता है। तो यह अनिवार्य रूप से वर्ग सरणी के लिए शास्त्रीय लाप्लासियन ग्रहणशील क्षेत्रों में से एक के समान है-कि प्रत्येक तरफ-1 और प्रत्येक कोने पर-0.5 के भार के साथ। एकमात्र अंतर 8:7.07 (या लगभग 8:7 से 1 प्रतिशत के भीतर) का पहलू अनुपात है। उनके क्षेत्र में चल रही प्रक्रियाओं के बहुत उपयोगी और सबूत कोलब के इलेक्ट्रॉन-सूक्ष्मदर्शी अध्ययनों से आते हैं ये स्पष्ट रूप से तंत्रिका संरचनाओं को दिखाते हैं जो आगे अंतर संकेतों को संचारित करने का कारण बनते हैं। यदि कोई गौसी रूप वाले और एस. डी. वाले बिंदु प्रसार फलन को जोड़ता है। एकल रिंग लाप्लेशियन-प्रकार प्रचालक के साथ 1.3 'पिक्सेल' का परिणामी फलन डी. ओ. जी. फलन के बहुत समान गुणों वाला फलन है जैसा कि मार द्वारा चर्चा की गई है। कंप्यूटर छवि प्रसंस्करण और दृश्य विज्ञान दोनों में यह आम तौर पर माना जाता है कि एक स्थानीय उत्तेजक/अवरोधक प्रक्रिया प्रभावी रूप से एक दूसरी भिन्न प्रक्रिया है। हालाँकि, मानव दृष्टि के लिए मजबूत मनोभौतिकीय प्रमाण प्रतीत होते हैं कि यह पहला अंतर है जो मानव दृश्य प्रदर्शन को नियंत्रित करता है। लैपलेसियन जैसे न्यूरॉन्स से सभी आउटपुट के सकारात्मक और नकारात्मक भागों को प्रांतस्था में आगे भेजने के लिए अलग करना आवश्यक है, क्योंकि नकारात्मक संकेतों को संचारित करना असंभव है। इसका मतलब है कि इस प्रकार के प्रत्येक न्यूरॉन को छह द्विध्रुवों का एक समूह माना जाना चाहिए, जैसे कि प्रत्येक घेराव अवरोध केवल केंद्रीय उत्तेजना के अपने हिस्से को रद्द कर सकता है। सकारात्मक और नकारात्मक घटकों का इस तरह का पृथक्करण रेटिना शरीर विज्ञान के साथ पूरी तरह से संगत है और प्रत्येक रिसेप्टर के लिए मिजेट द्विध्रुवी चैनलों की ज्ञात जोड़ी के लिए एक संभावित कार्य है। मानव दृष्टि में अभिविन्यास संवेदन के लिए बुनियादी प्रमाण यह है कि यह काफी व्यापक रूप से अंतराल वाले अभिविन्यासों पर न्यूरॉन्स के किनारों द्वारा (स्ट्रैट कॉर्टेक्स के क्षेत्र 17 में) किया गया प्रतीत होता है। मापने वाले न्यूरॉन्स में विशिष्ट रूप से अण्डाकार ग्रहणशील क्षेत्र होते हैं। हालांकि, अभिविन्यास और अण्डाकार क्षेत्रों के सटीक रूप और पहलू अनुपात के बीच वास्तविक अंतराल दोनों पर सवाल उठाया जा सकता है, लेकिन साथ ही उक्त ग्रहणशील क्षेत्रों को रेटिना में मध्य ग्रहणशील क्षेत्रों के साथ मिश्रित किया जाना चाहिए। फिर भी, 'एकल न्यूरॉन' प्रदर्शन के जांच माप के लिए, मापा गया ग्रहणशील क्षेत्र में ऑप्टिकल और तंत्रिका प्रसंस्करण के सभी चरणों के प्रभाव शामिल हैं जो पहले हो चुके हैं। षट्कोणीय मैट्रिक्स पर काम करने वाली अभिविन्यास विशिष्ट इकाइयों के लिए, उनके प्राथमिक और माध्यमिक अक्षों के साथ प्रत्येक 30 डिग्री अभिविन्यास के साथ होना सबसे अधिक समझ में आता है। अभिविन्यास का यह 30 डिग्री का पृथक्करण ऐसी इकाइयों के कोणीय अंतराल से सहमत है जो गणितीय दृष्टिकोण से जॉन कैनी द्वारा वांछनीय माना गया है। विशिष्ट विवरणों के अभाव में, ऐसा लगता था कि एक ओर कम्प्यूटेशनल दक्षता और सरलता और दूसरी ओर पर्याप्त अभिविन्यास के बीच एक मोटे तौर पर सबसे अच्छा समझौता 5 x 1 पिक्सेल का होना चाहिए। यह फिर से कैनी द्वारा स्वतंत्र रूप से सुझाए गए सुझाव से सहमत है और अन्य शोधकर्ताओं द्वारा प्राइमेट दृष्टि अध्ययन में भी देखा गया है। ग्रहणशील क्षेत्र इकाइयों में अभिविन्यास ट्यूनिंग कार्य होते हैं जो मनोभौतिकीय परीक्षणों द्वारा दृष्टि के लिए स्थापित अभिविन्यास ट्यूनिंग कार्यों के लिए एक संतोषजनक समानता रखते हैं। कोर्टेक्स में आने वाले आंशिक अंतर कार्यों को दो तरीकों से फिर से संयोजित करने की संभावना है। दूसरे अंतर मानचित्र के विश्लेषण पर विचार करना संभव है-शून्य क्रॉसिंग की खोज करके, जो 1980 के दशक के मध्य तक सबसे लोकप्रिय था। वैकल्पिक रूप से पहले अंतर मानचित्र में स्थानीय चोटियों को महसूस किया जा सकता है, जो तब से तेजी से लोकप्रिय हो गया है। यह बाद वाला तब 3 x 1 विश्लेषण और द्विघात वक्र फिटिंग द्वारा किनारे की छवि के शिखर की स्थिति खोजने पर निर्भर करता है। किसी भी मामले में यह दिखाया गया है कि खराब ऑप्टिकल छवि के कारण किनारे के बहुत व्यापक प्रसार के कारण किनारे की स्थिति 0.1 पिक्सेल से बेहतर स्थिति में स्थित हो सकती है, जबकि यह भी दिखाया गया है कि, समान रूप से सरल अंकगणितीय द्वारा, स्थानीय किनारे अभिविन्यास 1 डिग्री से बेहतर प्राप्त किया जा सकता है। इसके अलावा, पहले और दूसरे अंतर डेटा की परस्पर क्रिया गति, स्टीरियो, रंग, बनावट और अन्य दृश्य गुणों का विश्लेषण करने के लिए बहुत शक्तिशाली साधन प्रदान करती है। विभिन्न अर्थों के तौर-तरीकों में अति तीक्ष्णता हल करने की शक्ति या तीक्ष्णता के बीच का अंतर, शाब्दिक रूप से तीक्ष्णता, जो अलग-अलग रिसेप्टर्स के अंतराल पर निर्भर करती है जिसके माध्यम से बाहरी दुनिया का नमूना लिया जाता है, और संवेदी स्थान में अलग-अलग स्थानों की पहचान करने की क्षमता तौर-तरीकों के बीच सार्वभौमिक है। ऐसे कई अन्य उदाहरण हैं जहां जीव का प्रदर्शन संबंधित रिसेप्टर कोशिका आबादी के अंतराल को काफी हद तक पार कर जाता है। सामान्य मनुष्य के रेटिना में केवल तीन प्रकार के रंग रिसेप्टर्स होते हैं, फिर भी रंग दृष्टि में, सूक्ष्मता से वजन करके और उनके सापेक्ष उत्पादन की तुलना करके, कोई भी हजारों रंगों का पता लगा सकता है। ब्रेल रीडिंग में उंगलियों में स्पर्श रिसेप्टर्स के बीच अति तीक्ष्णता शामिल होती है। हम कॉक्लिया में बाल कोशिकाओं की तुलना में कई अलग-अलग स्वर सुन सकते हैं; पिच भेदभाव, जिसके बिना वायलिन को धुन में नहीं बजाया जा सकता था, एक अति तीक्ष्णता है। कई पशु प्रजातियों में अतिसंवेदनशीलता की पहचान की गई है, उदाहरण के लिए विद्युत मछली द्वारा शिकार का पता लगाने में, चमगादड़ में इकोलोकेशन, और कृन्तकों की अपनी मूंछ की यांत्रिक विकृतियों के आधार पर वस्तुओं को स्थानीयकृत करने की क्षमता में। नैदानिक अनुप्रयोग नैदानिक दृष्टि परीक्षणों में, अति तीक्ष्णता का एक विशेष स्थान है क्योंकि इसका प्रसंस्करण आंख के प्रकाशिकी, दृष्टिपटल कार्यों, प्राथमिक दृश्य प्रांतस्था के सक्रियण और अवधारणात्मक उपकरण के इंटरफेस पर होता है। विशेष रूप से, सामान्य रूढ़िवादिता का निर्धारण एक अति तीक्ष्णता कार्य है। दृष्टिपटल अपक्षयी परिवर्तनों के लिए उपचारों का मूल्यांकन करने वाले नैदानिक परीक्षणों में अतिस्रावता परिमाणीकरण का उपयोग किया जाता है। संदर्भ ब्रेल नेत्र दृष्टि नेत्र विज्ञान