Взгляды Эвальда Ге́ринга


Karl Ewald Konstantin Hering 1834-1918

Карл Эвальд Константин Ге́ринг (Karl Ewald Konstantin Hering 1834-1918) был немецким физиологом, который много исследовал цветовое зрение, бинокулярное восприятие и движения глаз. Он предложил альтернативную теорию цвета в 1892 году.

Геринг родился в Альтгерсдорфе (Саксония, Германия). Геринг посещал гимназию в Циттау и поступил в Лейпцигский университет в 1853 году. Там он изучал философию, зоологию и медицину. Он получил степень доктора медицины в 1860 году.

В то время Йоханнес Мюллер был, пожалуй, самым известным физиологом в Германии. Геринг, похоже, подал заявку на обучение под его руководством, но был отклонен, что могло способствовать его враждебности к фон Гельмгольцу, протеже Мюллера. Однако в Лейпциге Э.Х.Вебер и Дж.Т.Фехнер проводили новаторские исследования, которые заложили основы психофизики. Хотя нет никаких доказательств того, что Геринг когда-либо учился под их руководством, в последующие годы он с гордостью признает себя «учеником Фехнера».

После окончания университета он работал врачом в Лейпциге. Не имея много времени для исследований и даже ограниченных финансовых ресурсов, он обратился к бинокулярному зрению и проблеме с гороптером [термин психофизики зрительного восприятия, относящийся к линии, представляющей геометрическое место точек в горизонтальной плоскости перед наблюдателем, которые (при условии поддержания фиксации глаз на определенной точке) проецируются на корреспондирующие ретинальные локусы правого и левого глаз и, т.о., видятся не двоящимися.]. Он удивил научное сообщество, когда он как совершенно неизвестный ученый, опубликовал свое собственное математическое описание горптера независимо от Германа фон Гельмгольца, который к тому времени считался одним из лучших немецких ученых и математиков. Геринг зашел так далеко, что высмеял (неважные) математические ошибки Гельмгольца в его описании горптера.

Впоследствии Геринг был назначен профессором физиологии в военной академии Вены (до 1870 года). Обладая лучшими ресурсами, он проводил важные исследования в области физиологии, в частности, сердечной и дыхательной систем. В 1870 году он сменил Пуркинье в Пражском университете, где он оставался в течение следующих 25 лет. Там он втянулся в ожесточенные споры между националистическими чехами, которые хотели, чтобы университет преподавал на языке страны. В конце концов, в 1882 году был создан отдельный немецкий университет, и Геринг стал его первым ректором.

В последние годы жизни Геринг вернулся в Германию, где стал профессором Лейпцигского университета в 1895 году, в возрасте 61 года. Он вышел на пенсию в 1915 году и умер от туберкулеза три года спустя.

Бинокулярное зрение

Геринг изучал широкий круг предметов, особенно можно отметить его выдающиеся исследования бинокулярного зрения. Он вывел, почти одновременно с Гельмгольцем, теоретическую форму гороптера. Несмотря на идентичные результаты, вывод Геринга был гораздо более современным и элегантным с использованием недавно разработанной проективной геометрии. Действительно, сам Гельмгольц квалифицировал подход Геринга как «очень элегантный, всеобъемлющий и полный». Впоследствии Геринг эмпирически оценил форму гороптера. Наряду с Гельмгольцем и Хиллебрандом он заметил, что эмпирический гороптер не совпадает с теоретическим гороптером, явление, которое теперь называется отклонением Геринга-Хиллебранда.

Геринг также хорошо известен своим Законом Визуального Направления, который описывает воспринимаемое эгоцентрическое направление объекта от наблюдателя. Без ведома Геринга и других ученых-зрительников того времени аналогичный закон был предложен Альхазеном и Уэллсом, хотя оба их закона были разными.

Hyperacuity

Геринг был автором основополагающей работы описывающей то, что мы теперь называем гиперзрением (гиперострота зрения), т.е. наблюдение в определенных визуальных задачах пространственного разрешения, которое превышает остроту зрения примерно на порядок. В своем знаменитом трактате 1899 года «О границах остроты зрения» он обобщил эмпирические данные, опубликованные в 1863 году Альфредом Вильгельмом Фолькманом и Эрнстом Антоном Вюльфингом, которые обнаружили, что существуют визуальные задачи, в которых пространственные разрешение намного ниже размера рецепторных клеток в центральной сетчатке ("желтое пятно" с наибольшей плотностью чувствительных клеток). В объяснительной модели Геринг наложил стимул остроты Вернье - то есть смещение между двумя отрезками линии - на идеализированный массив рецепторов. Он утверждал, что, благодаря механизму интеграции небольших движений глаз, информация о местоположении, сообщаемая вовлеченными рецепторами, кодируется с гораздо более высокой точностью, чем это было бы возможно для одного рецептора.

Движения глаз

Геринг разработал закон равной иннервации Геринга для описания сопряженности движений глаз у животных. Согласно этому закону движения глаз всегда одинаковы по интенсивности в обоих глазах, но не по направлению. Поэтому движения глаз могут быть сопряженными или дизъюнктивными. Закон равной иннервации Геринга лучше всего описывается стимулом Мюллера, когда точка фиксации меняет положение в одном глазу, но не в другом. Закон Геринга предсказывает, что, поскольку глаза должны всегда двигаться в равных количествах, оба глаза должны двигаться в новом бинокулярном направлении цели, а затем двигаться в противоположном направлении, чтобы скорректировать границу с версией цели. Другими словами, глаз, в котором цель не двигалась, отодвинется и затем вернется к цели. Этот прогноз был экспериментально подтвержден Ярбусом в его оригинальной работе над движениями глаз. Однако теперь известно, что существуют сильные отклонения от закона Геринга.

Теория цвета

Геринг не согласен с ведущей теорией, разработанной прежде всего Томасом Янгом, Джеймсом Клерком Максвеллом и Германом фон Гельмгольцем. Янг предположил, что цветовое зрение основано на трех основных цветах: красном, зеленом и синем. Максвелл продемонстрировал, что любой цвет может сочетаться со смесью трех основных цветов. Это было истолковано Гельмгольцем как доказательство того, что люди воспринимают цвета через три типа рецепторов, в то время как белый и черный отражают количество света.

Вместо этого Геринг утверждал, что зрительная система работает на основе системы цветового оппонента. Его доказательства основаны на экспериментах по адаптации цвета и лингвистическому наблюдению, что определенные названия цветов не могут быть объединены в одно. В этой модели цвета воспринимаются через механизмы, чувствительные к трем парам опозитных цветов: красно-зеленому, желто-синему и бело-черному.

Йоханнес фон Крис опубликовал в 1905г. теорию зон, в которой оба описания объединены в одно, где теория Юнга-Гельмгольца описывает взаимодействие света с рецепторами и стадию обработки изображений Геринга. Позже, в 1925 году, Эрвин Шредингер опубликовал статью, вдохновленную фон Крисом, под названием «Об отношении четырех цветов к теории трех цветов». Там он исследует формальные отношения между двумя теориями цвета.

Обе теории имеют веские эмпирические доказательства. Эта загадка была решена открытием ганглиозных клеток (color-opponent ganglion cells) в сетчатке. Теперь мы знаем, что человеческий глаз обладает тремя типами чувствительных к цвету рецепторов (как предложено Янгом, Максвеллом и Гельмгольцем), которые затем объединяют свои сигналы в трех цветовых нервных каналах, как предложено Герингом. Таким образом, обе теории Геринга и Янга-Гельмгольца верны. [Вы помните про корпускулярно-волновой дуализм?]

Физиология

Геринг внес значительный вклад в области физиологии и психологии. В частности, он продемонстрировал со своим учеником Брейером рефлекс Геринга-Брейера или то, что искусственное раздувание легких запускает автоматический сигнал, запускающий выдох. Затем дефляция легких по очереди запускает новый сигнал, вызывающий дыхание. То есть вдох-выдох — это бесконечная рефлекторная петля, запускающая друг друга. Он также показал рефлекс Траубе-Геринга или то, что раздувание легких вызывает учащенное сердцебиение.

Другие исследования

В 1861 году Геринг описал оптическую иллюзию, которая теперь носит его имя — Иллюзия Геринга. Когда две прямые и параллельные линии представлены перед радиальным фоном (аналогично спицам велосипеда), линии выглядят так, как будто они изогнуты наружу. Иллюзия Орбисона — один из ее вариантов, в то время как Иллюзия Вундта производит аналогичный, но обратный эффект.

Иллюзия Геринга Иллюзия Орбисона Иллюзия Вундта

Геринг впервые предложил идею органической памяти (в лекции 1870 года) для Императорской академии наук в Вене. Геринг воспользовался идеей наследования приобретенных признаков и предположил, что половые клетки могут передавать воспоминания из поколения в поколение.

Спор Геринга и Гельмгольца

Геринг провел большую часть своей жизни, споря с Гельмгольцем. Противоречие было не только научным, но и философским; Геринг был нативистом, Гельмгольц - эмпириком. Гельмгольц также происходил из более высокого социального класса и всегда считался вундеркиндом, в то время как Герингу пришлось пережить более трудные времена в его ранней карьере. Геринг и Гельмгольц не соглашались практически во всем, и спор длился еще долго после окончания их обеих жизней. Геринг, однако, был гораздо более агрессивным из двух, и всегда был готов указать на любую ошибку, которую мог совершить Гельмгольц, иногда даже доходя до того, что оскорблял его («Вполне вероятно, что великий Гельмгольц в состоянии дремоты». .. "). Фракция Гельмгольца (хотя, возможно, и не сам Гельмгольц) распространяла слухи, в соответствии с которыми Геринг нуждался в помощи для выполнения своей математической работы и что он был клинически безумен («Он, как я слышал, психически болен»).