Meille niin tuttu osa näköaistista, silmän optiikka on jollakin tasolla tuttua. Iso osa meistä on joskus käynyt ainakin optikon näöntarkastuksessa, jossa silmään on kohdistettu erilaisia silmän optiikkaan kohdistuvia tutkimuksia. Taittovika, hajataitto ynnä muut vastaavat termit ovat tuttuja.
“Näkeminenhän on hyvin mielenkiintoinen tapahtuma,jossa silmämme ovat luonnollisesti keskiössä, avaa Lahden Silmäseman optikko Timo Koljonen “Silmämme ovat kuin kaksi kuvanvakaajalla varustettua kameraa, paitsi ettei yksikään kamera ole vielä pystynyt kopioimaan silmän toimintaa tärkeimmissä asioissa.”
Toisinpäin ajatellen silmällä on muutamia rajoitteita verrattuna nykyaikaisen kameran optiikkaan.
Timo Koljonen on matkansa varrella tutkinut lukemattoman määrän silmiä. Viime vuosina hän on keskittynyt ampujien näköasioihin. Hänen erikoisosaamisestaan ovat hyötyneet esimerkiksi maajoukkueampujamme.
“Ampujilla normaalit silmänoptiikkaan liittyvät häiriöt saavat uudenlaisen merkityksen, erityisesti haulikkoampujilla”, toteaa Koljonen. “Siksi on ollut todella mielenkiintoista sukeltaa tähän maailmaan.”
Kun valonsäde saapuu silmään se läpäisee linssin samalla tavalla kuin kamerassa tai tähtäinkiikarissa tapahtuu. Silmässä on kuitenkin vain yksi linssi, eikä siinä ole muuttuvaa polttoväliä kuten kameranlinssissä. Käytämme muuttuvaa polttoväliä erilaisissa optisissa laitteissa kun muutamme sen suurennusta tai zoomia.
Silmä ei siis suurenna mitään. Sen polttotaso eli“kenno” on hyvin pieni verrattuna kameraan. Jos normaali järjestelmäkamera piirtää kuvan noin 22 x 15 mm alueelle, silmässä tarkan näön alue on noin 1,5 x 1,5 mm. Kamerassa tuolla alueella on n. 18-24 miljoonaa pikseliä, silmän tarkan näön alueella tappisoluja on n.5-6 miljoonaa. Silmän “pikselikoko” eli yhden tappisolun koko on hyvin pieni. Siksi on mielenkiintoista, että silmä pystyy eri asennoissa peilaamaan linssin läpi tulevan kuvan noin pienelle alueelle. Siksi ei ole ihme, että monella meistä on kuvan taittamiseen liittyviä ongelmia joita silmälaseillakin korjataan.
Silmällä on äärimmäinen tarkennuskyky. Kun siirrämme katseemme kohteesta toiseen, silmämme automaattinen tarkennus toimii nopeammin kuin ehdimme huomaamaan.
Näkömme on tehty hahmottamaan terävästi vain pienen alueen näkökentästämme. Keskialueen, eli terävän näön alueen lisäksi näkömme käyttää noin 120 miljoonaa verkkokalvon reuna-alueilla olevaa sauvasolua hahmottamaan mm. liikettä. Tarkan näön ulkopuolella oleva, liikkeelle herkempi alue tekee silmästämme poikkeuksellisen. Tarkkanäkömme on siis suppeampi kuin esimerkiksi kameroissa tai tähtäinkiikareissa, mutta havaitsemme liikettä laajemmin.
Näkökyky on ketju tapahtumia, jossa kuva vastaanotetaan (Silmä) ja vieläpä tulkitaan (Näköhermo ja sen osana aivot). Osittain syvyyden hahmottaminen on silmän, osittain näköaistin toisen osan eli aivojen tekemän tulkinnan ansiota. Silmä hahmottaa asioita, mutta stereonäkömme tehdään kuvan “prosessointivaiheessa” aivoissa. Juuri tämä on se vaihe näkökyvyssämme, jota ymmärrämme vieläkin melko heikosti.
Palaamme stereonäköön artikkelisarjamme seuraavassa osassa.
Kaikissa optisissa laitteissa tavoite on, että linssien läpi tuleva kuva piirtyy kuvatasolle. Kuvataso on paikka, jolle valosäteet pituusakselin suunnassa keskittyvät. Kyseessä voi olla tähtäimen ristikkotaso, kameran kenno tai silmän verkkokalvo. Joissain optisissa laitteissa valonsäteet osuvat samaan pisteeseen, polttopisteeseen eli kuvatasolle useammankin kerran. Näin käy esimerkiksi kiikaritähtäimissä. Siksi kuvatasoja voi olla useita. Ensin kuva tulee läpi objektiivista, jolloin saadaan aikaan ensimmäinen kuvataso, sen jälkeen tähtäimessä alkaa osuus joka suurentaa kuvan ja linsseillä vielä kerran polttopisteensä eli kuvataso. Tässä osassa on myös nykyisin pääsääntöisesti se ristikko. Tästä syystä siis puhutaan 2. kuvatason ristikosta.
Ketjussa on vielä aina myös se viimeinen kuvataso - silmänpohja. Jos optinen laite ei ole tarkennettu oikein, ei kuva piirry täsmälleen kuvatasolle. Kuva piirtyy joko kuvatason etu- tai takapuolelle. Tällöin silmä ei pysty hoitamaan työtään oikein, kuva ei piirry terävänä. Aivot pystyvät korjaamaan uskomattomia asioita tulkintavaiheessa, mutta rajansa kaikella.
Kun kuva piirtyy verkkokalvon etupuolelle, puhutaan likinäköisyydestä tai likitaittoisuudesta. Ihmisen kaukonäkö on heikentynyt, silmä on jostakin syystä esimerkiksi pidentynyt linssin polttoväliä pidemmäksi. Kuvataso ja linssi ovat siirtyneet kauemmas toisistaan. Tämä korjataan arkipäiväisesti koverilla linsseillä, eli “miinuslinsseillä”.
Kaukotaittoisuus, tai kaukonäköisyys on vastaavasti taittovirhe jossa kuva heijastuu usein verkkokalvon takapuolelle. Linssin ja verkkokalvon, “kennon” etäisyys on lyhentynyt. Lopputuloksena on, että lähinäkö on heikentynyt. Lähellä olevat kohteet eivät piirry silmiin terävinä. Silmän oma mukautumiskyky ei enää riitä tarkentumaan kauas ja lähelle. Polttoväliä muokattaan kuperilla linsseillä. Ne siirtävät kuvan polttopisteen takaisin verkkokalvolle.
Kolmas taittovirhetyyppi on hajataitto. Silmän optiikka hajottaa valonsädekimpun, jolloin silmän sisälle ei muodostu tarkkaa polttopistettä. Kuvan ääriviivat ovat sumeita, tai ääriviivan viereen piirtyy varjo. Onneksi nämä kuvat voidaan siirtää samaan kohtaan linsseillä. Hajataiton korjauksen yhteydessä puhutaan sylinterikorjauksesta ja sen astemääristä. Silmälasireseptissä lukee jossakin kohtaa “cyl” ja luku asteen merkillä varustettua.
Nämä kolmea taittovirhettä Timo Koljonen tiimeineen korjaa päivittäin.
Silmän muoto ei aina ole niin matemaattisen säännöllinen kuin linssi. Silmän optiikka saatta olla pupilliaukon eri kohdissa erilainen, joka aiheuttaa että tietty osa kuvasta ei piirry aivan kuvatasolle. Syntyy siis mikroskooppisen pieni taittovirhe, joka vaikuttaa kuvan terävyyteen.
Perinteiset optikon mittausmenetelmät eivät tätä asiaa pysty huomioimaan. Ongelmaa korjatakseen ZEISS on kehittänyt iScription-menetelmän, joka mittaa silmää 1500 pisteestä. Se pystyy huomiomaan pienimmätkin poikkeamat silmän muodossa ja näön tarkkuus saadaan erittäin tarkasti kohdalleen. iScription -menetelmän merkitys kuvan kontrastilleja terävyydelle erityisesti hämärän ja pimeän aikaan liikkuessa on helppo havaita.
“Näillä keinoilla saadaan ampujansilmille räätälöidyt lasit,” Timo päättää.
Ihmisen havaitseminen perustuu noin 30 % silmän optiikkaan. Tästä on helppo arvata se työmäärä mitä silmien takana sijaitsevat aivot joutuvat tekemään sen eteen, että näemme ja havaitsemme maailmaa niin kuin me sen hahmotamme.
Aihe on monelle tutkijallekin vielä osin outo, joten ei ihme, että monikaan ei ole kohdannut havaitsemiseen liittyviä haasteita. Vasta haulikkoammunnan aloittaminen saa monen huomaamaan, että silmien yhteistoiminnassa on jotain outoa.
Tämän on päässyt kohtaamaan myös Timo Koljonen, joka viime vuosien aikana onuppoutunut pioneerin lailla nimenomaan silmien yhteispeliin liittyvienhaasteiden testaamiseen, toteamiseen ja ratkaisemiseen. Tässä myös syy, miksi esimerkiksi Hoyan uusimmat, juuristereonäöntutkimiseen tarkoitetut tutkimuslaitteet ja –menetelmät rantautuivat Suomessa ensimmäisenä juuri Lahden Silmäaseman työkaluiksi. Pioneerityön ensi metreillä tuli selväksi, että ratkaistakseen ampujien havaitsemisongelmia,tarvitaan myösperinteisen optikon työkalupakkiaja että aiheessaon työnsarkaapitkäksiaikaa.
Ensimmäinen asia, johon Timo matkallaan on tutustunut, on niin sanottu suppressio. Aiheesta on jonkin verran viime vuosina kirjoiteltukin, mutta tekemiensä ampumanäkötutkimusten kautta Timo on saanut kerättyä aiheesta lisää tietoa .
”Suppression löytyminen tuntui alussa olennaisimmalta havainnolta”, Timo kertoo. Suppressio on ilmiö, jossa silmän näkökentän keskeinen osa sammutetaan hetkeksi. ”Nyt kun tietoa on kertynyt lisää, voi sanoa, että todellinen suppressio on vielä melko harvinainen ilmiö”, Koljonen toteaa. Olennaisinta onkin tieto, että suppression lisäksi näkemisessä, viitaten nimenomaan havaitsemiseen eli silmien yhteispeliin, tapahtuu paljon vastaavia mutta heikompia ilmiöitä.
Lyhytkestoinen, välähdyksenomainen suppressio on tyypillisin tutkimuksissa löytyvä versio. Se löytyy useimmin silloin, kun ampuja alkaa ihmetellä mihin kiekko ase poskelle nostettaessa hetkeksi katoaa. Koska suoritus on niin lyhytkestoinen, harva ampuja edes tajuaa että asia liittyy näkemiseen.
Nykytiedon valossa ampujan ei kannata keskittyä varsinaiseen suppressioon, koska senkin syy on jossain muualla. Lisäksi yleisimmät diagnoosit ovat vastaavan tyyppisiä, mutta lievempiä havaitsemisen haasteita.
Jos ampuja törmää ilmiöön, jossa havainto maalista alkaa haitata suoritusta, kaikissa tapauksissa ilmiön isoin merkitys on, että ihmisen yhteisnäössä on jokin häiriö, jonka taustalla on todennäköisesti silmänoptiikan synnyttämä kahden silmän yhteistoiminnan eroavaisuus.
Ampujalla voi olla esimerkiksi aikaisemmin löytymätöntä piilokarsastusta, joka nousee esiin haulikkoammuntaa aloittaessa. Esimerkiksi suppression taustalla on 90 % ihmisillä jokin piilokarsastuksen muoto. Lopulle 10 % ei ole vielä selitystä koska asiaa ei tunneta. Saattaa olla, että asiakas on joskus ihmetellyt kuinka tietokoneella pidempään työskennellessä rivit ovat alkaneet hyppimään tai päätä särkemään. Usein näissä tapauksissa silmien yhteispelissä on sen verran poikkeuksellisia ongelmia, ettei muuten kyvykäs aivomassamme pystykään käsittelemään tilannetta.
Aivot pystyvät yhdistämään kahden silmän erilaisena tuottamaa kuvaa hyvinkin pitkälle, eli esimerkiksi vielä 4 diopterin vahvuinen ero silmien optiikassa hoituu. Myös erot kuvan koossa ovat arkipäivää aivoillemme, vaikka itse emme asiaa edes huomaa. Kun mennään näiden yksilöllisten rajojen yli, toisen silmän hetkellinen sammuttaminen tai silmän johtavuuden vaihtaminen automaattisesti on aivojen luonnollinen tapa ratkaista ongelma. Suppressio tai vaihtuva johtavuus ovat siis tyypillisesti oire, eivät varsinainen ongelma.
Silmän johtavuus on haulikkoampujille tuttu asia, mutta siihenkin liittyy vielä myyttejä. Yleinen käsitys on, että silmän johtavuus voisi vaihtua. Timon kokemuksen mukaan yleisin selitys asiakkaalla itsellään havaitsemisen ongelmiin on tämä, mutta totuus on kuitenkin, että suuntajohtavuus ei oikeasti vaihdu. Ampujan kokema ilmiö kuitenkin käyttäytyy niin kuin johtavuus vaihtuisi. Tavallisin löydös on, että todellisuudessa luonto on luonut meille näön, jossa eri tilanteissa silmien havaintojohtavuus voi vaihdella.
Virheellisen käsityksen taustalla on usein se, että silmän kolme eri johtavuustavat eivät ole kaikki tuttuja. Esimerkiksi ampujalle merkittävä havaintojohtavuus jää usein suuntajohtavuuden jalkoihin, koska suurin osa silmänjohtavuuden pikatesteistä painottuu nimenomaan suuntajohtavuuteen.
Suuntajohtavuus on ilmeisesti vahvin näköön liittyvistä ilmiöistä, siksi perinteiset testit saavat seulottua 90 % tapauksista. Lopulla 10 % tapahtuu radalla outoja ja omituisia, selittämättömiä ongelmia. Mustavalkoinen suuntajohtavuuteen pohjautuva ajattelumalli ei tässä tilanteessa ole hyväksi, vaikka se onkin vanha ja vahva käsitys. Havaintojohtavuus tuntemattomampana ilmiönä on voinut aiheuttaa jopa riitoja ampujien ja valmentajien välillä.
Okulomotoorinen johtavuus on kolmas ja eniten piilossa oleva ilmiö. Ainakin se on vaikeimmin tutkittavissa. Tyypillisesti tätä mitataan siten, että nenää kohti tuodaan esimerkiksi kynää. Tällöin nähdään kuinka paljon silmät menevät kieroon, ja kumpi silmä karkaa kynästä. Tämä karkaava silmä on siis johtavuudeltaan myös se heikompi.
Haasteita johtavuuden määrittelemiseksi syntyy silloin, kun suuntajohtavuus on eri silmällä kuin havaintojohtavuus. Vaikka ampujan näkö olisi mitattu tietyissä tilanteissa varmasti johtavuudeltaan X:ksi, voi joissain tilanteissa olla kokonaan toinen. Tärkeintä havaitsemiseen liittyvissä haasteissa on ymmärtää, että kun yksi silmä on auki, ja toinen avataan, ei mahdollisten ongelmien määrä vain tuplaannu. Ne kasvavat ekspotentiaalisesti. Tätä me emme vielä riittävästi ymmärrä, mutta onneksi tutkimusmenetelmät ja laitteistot kehittyvät koko ajan. Siksi Timollakin on käytössään Hoya Eyegenius-laitteisto, joka on tällä hetkellä parasta mitä silmien yhteistoiminnan kartoittamiseksi Euroopasta löytyy. Samalla tietenkin asiakkailla on käytössään Timon laajan asiakaskunnan kautta syntynyt kokemus, joka lapsenomaisesta innostuksesta lähteneen kiinnostuksen myötä kasvaa edelleen!