Tiểu thuyết Blindness của José Saramago, tác phẩm đã đoạt giải Nobel Văn học, được mở đầu với cảnh một người đàn ông đột nhiên bị mù khi đang lái xe vào một buổi chiều thường nhật. Không lâu sau đó, người vợ vẫn chăm sóc anh, các bệnh nhân của phòng khám nơi anh đến điều trị và bác sĩ mắt điều trị cho anh đều bị mù. Tình trạng mù lòa không rõ nguyên nhân lây lan như một bệnh dịch và xã hội sụp đổ một cách nhanh chóng. Cuốn tiểu thuyết này đã mô tả đầy chân thực tầm quan trọng của thị giác giống như câu nói rằng “Thằng chột làm vua xứ mù.”
Chúng ta thường quên đi tầm quan trọng của thị giác. Tuy nhiên, chỉ cần dùng tay che mắt lại ngay bây giờ, chúng ta có thể thấy mình phụ thuộc vào tầm nhìn đến mức nào. Con người tiếp nhận nhiều thông tin thông qua thị giác đến mức gần 80% cảm nhận của các giác quan đến từ mắt. Hãy tìm hiểu về giác quan phức tạp và tinh vi này – đôi mắt kết nối chúng ta với thế giới.
Mắt, giác quan đặc biệt và tinh tế
Với trọng lượng trung bình khoảng 7 gram và kích thước bằng một quả bóng bàn với đường kính 2,4㎝, mắt người có thể được mô tả như một máy ảnh sinh học rất phức tạp với nhiều tính năng phong phú như kiểm soát lấy nét và độ tương phản, chống rung tay và xử lý hình ảnh. Mắt điều chỉnh kích thước của mống mắt để thêm hoặc bớt lượng ánh sáng đi qua giác mạc. Ánh sáng đi vào mắt sẽ bị bẻ cong khi đi qua thủy tinh thể và đi đến điểm hội tụ trên võng mạc. Hình ảnh được tạo thành trong quá trình này được thần kinh thị giác truyền đến não và não sẽ phân tích tín hiệu giúp chúng ta có thể nhìn thấy vật thể.
Quá trình tạo thành hình ảnh trên võng mạc không hề đơn giản. Để nhìn thấy thứ gì đó, trước tiên bạn cần di chuyển nhãn cầu sao cho ánh mắt tiếp xúc chính xác với vật thể. Mắt người có sáu cơ có thể cử động tự do giúp chúng ta có thể nhìn lên, nhìn xuống, nhìn ngang, hoặc thậm chí đảo mắt bốn phía. Ví dụ, ngay cả khi chúng ta đang đọc câu này, cơ mắt của bạn cũng đang bận rộn giãn ra và co lại, di chuyển nhãn cầu sang trái và sang phải.
Đôi mắt có thể giữ cho ánh nhìn ổn định ngay cả khi cơ thể hoặc đầu đang di chuyển. Đó là do tiêu điểm được tinh chỉnh liên tục theo sự rung lắc của cơ thể giống như tính năng chống rung của máy ảnh. Khi các ống bán nguyệt của tai cảm nhận được hướng của chuyển động và gửi tín hiệu đến não, não sẽ di chuyển mắt theo hướng ngược lại với hướng chuyển động của cơ thể. Nhờ đó, bạn có thể đọc sách trong một chiếc xe đang rung lắc.
Sau khi cố định hướng nhìn, kích thước của đồng tử sẽ được điều chỉnh sao cho một lượng ánh sáng thích hợp có thể đi vào mắt giống như đi vào một căn phòng tối. Mống mắt với hình dạng giống chiếc bánh rán có chức năng giống như khẩu độ của máy ảnh. Khi ánh sáng yếu, mống mắt mở ra để làm tăng kích thước đồng tử, còn khi ánh sáng mạnh, mống mắt co lại để thu hẹp kích thước đồng tử và chỉ cho phép một lượng ánh sáng nhất định đi vào mắt. Phản ứng nhanh chóng này do các dây thần kinh phức tạp điều khiển và được gọi là phản xạ ánh sáng đồng tử, cũng có thể được sử dụng để kiểm tra các bất thường trong chức năng não.
Ngay cả khi bạn đang nhìn một vật ở gần và đột nhiên nhìn ra xa, mắt bạn sẽ điều chỉnh tầm nhìn ngay lập tức. Máy ảnh dịch chuyển ống kính qua lại để lấy nét, nhưng mắt sẽ điều chỉnh tiêu điểm bằng cách thay đổi độ dày của thủy tinh thể. Khi bạn nhìn vật gì đó ở gần, các mô gắn với thủy tinh thể sẽ nới lỏng ra, làm cho thủy tinh thể dày lên, còn khi bạn nhìn xa, những mô đó sẽ kéo thủy tinh thể, làm cho chúng mỏng đi, nhờ đó chỉ số khúc xạ ánh sáng được thay đổi. Lý do chúng ta có thể ngay lập tức thay đổi tầm nhìn xa gần là vì thủy tinh thể linh hoạt điều chỉnh độ dày mỏng ngay lập tức mà vẫn giữ nguyên hình dạng ban đầu.
Thế giới được nhìn bằng hai con mắt
Mọi động vật có xương sống đều có hai mắt. Tại sao lại là hai mắt mà không phải chỉ một? Chúng ta hãy nhắm một mắt lại, mỗi tay cầm một cây bút chì, dang rộng hai cánh tay ra, sau đó khép cánh tay vào, cố gắng làm sao cho đầu của hai cây bút chì chạm vào nhau. Khi đó, bạn sẽ biết ngay tại sao bạn cần hai mắt.
Khi nhìn cùng một vật thể bằng lần lượt từng mắt một thì bạn sẽ thấy hai hình ảnh có khoảng cách hơi khác nhau. Mắt trái và mắt phải cách nhau khoảng 60 đến 70 milimét, tạo ra các hình ảnh của vật thể bằng cách nhìn vật thể từ các góc khác nhau. Đây được gọi là sự chênh lệch hai mắt. Hai mắt thực sự tạo thêm hiệu ứng ba chiều cho thị giác thực tế vốn chỉ nhìn thấy hai chiều của chúng ta, cho phép chúng ta cảm nhận được không gian ba chiều. Bộ não kết hợp thông tin hình ảnh từ mỗi mắt thành một hình ảnh toàn thể và nhận biết nó. Đó là lý do mà hiệu ứng ba chiều được thêm vào thị giác trong khi hai phần thông tin hình ảnh khác nhau trở thành một. Đối với những người chỉ nhìn bằng một mắt, thế giới có lẽ giống như một chuỗi các bức tranh bao quanh họ.
Trong bộ phim Avatar 3D nổi tiếng, các nhà làm phim đã sử dụng đồng thời hai máy quay dựa trên nguyên tắc cơ bản của hình ảnh lập thể 3D là hiển thị hình ảnh được chụp từ các góc khác nhau của hai máy đến mắt trái và mắt phải bằng cách áp dụng sự chênh lệch hai mắt.
Có phải chúng ta nhìn bằng mắt không? Chúng ta nhìn bằng não!
Cả về mặt phôi thai học và giải phẫu học, mắt là một phần của não bộ. Đó là vì võng mạc và dây thần kinh thị giác đều phát triển từ vùng não trước trong giai đoạn phát triển ban đầu của bào thai và mắt được kết nối trực tiếp với não thông qua dây thần kinh thị giác. Vì trung tâm thị giác nằm ở phần não phía sau, một chấn thương ở phía sau đầu có thể gây ra mất thị lực ngay cả khi mắt không có vấn đề gì.
Võng mạc, hay còn được ví như cuộn phim của máy ảnh, là mô thần kinh chất lượng cao và có độ nhạy cao. Các tế bào thị giác trong võng mạc chuyển đổi thông tin dưới dạng ánh sáng thành tín hiệu điện và truyền đến não. Tế bào hình que, một trong những tế bào thị giác, nhạy cảm với ánh sáng đến mức nó có thể phản ứng với dù chỉ một photon ánh sáng và đóng vai trò chính trong việc phân biệt ánh sáng với bóng râm ở những nơi tối. Chúng ta có thể nhìn thấy thế giới ngay cả trong đêm tối, dù rất mờ mịt, nhờ vào khoảng 120 triệu tế bào hình que làm việc hết công suất. Có khoảng 6 triệu tế bào hình nón trong võng mạc. Tế bào hình nón có ba loại khác nhau, mỗi loại phản ứng với màu đỏ, xanh lục và xanh lam. Não bộ tích hợp và phân tích các tín hiệu thần kinh được gửi đến bởi các tế bào hình nón, và có thể phân biệt hơn một triệu màu sắc. Chúng ta có thể nhìn thấy thế giới rõ ràng, đầy màu sắc với độ nét cao nhờ các tế bào hình nón này.
Thông tin thị giác mà được chuyển thành tín hiệu điện trong võng mạc, được truyền qua dây thần kinh thị giác đến vỏ não thị giác nằm ở phía sau đầu. Vỏ não thị giác gồm khoảng 30 khu vực, phân biệt các hình ảnh cơ bản của đối tượng như đường thẳng, đường viền và góc, phát hiện hình dạng, màu sắc hoặc chuyển động và nhận biết khuôn mặt; khi các khu vực vỏ não thị giác khác nhau cùng làm việc, chúng ta có thể nắm bắt được hình ảnh tổng thể của đối tượng.
Nếu bộ phận chịu trách nhiệm về màu sắc không hoạt động bình thường, ngay cả những người không mù màu cũng sẽ thấy thế giới chỉ có màu đen và trắng. Nếu bộ phận nhìn thấy chuyển động liên tục bị hỏng, thì dù nhìn chiếc ô tô đang chạy, bạn sẽ chỉ thấy một số hình ảnh rời rạc như thể đang xem phim hoạt hình đất sét bị lỗi. Và nếu có vấn đề gì đó xảy ra với bộ phận nhận dạng khuôn mặt, bạn sẽ không thể phân biệt được các khuôn mặt, giống như trường hợp được đề cập trong cuốn sách “Người đàn ông nhầm chiếc mũ là vợ” của nhà thần kinh học Oliver Sacks, người đàn ông thậm chí không thể nhận ra khuôn mặt của vợ mình.
Những sai lầm dễ thương của chương trình tìm kiếm hình ảnh – không phân biệt được đâu là chó chihuahua và đâu là bánh muffin việt quất, hay đâu là mèo và đâu là kem caramel – đã lan truyền trên mạng. Mặc dù ngay cả những đứa trẻ ba tuổi cũng có thể dễ dàng nhận biết đâu là chó hay mèo, nhưng việc trí tuệ nhân tạo phân biệt các hình ảnh khác nhau lại không đơn giản như chúng ta nghĩ. Công nghệ phân tích hình ảnh bằng trí tuệ nhân tạo cũng đang được phát triển bằng cách bắt chước quá trình xử lý thông tin trực quan của con người, nhưng giai đoạn hoàn thiện vẫn còn rất xa vời.
Trong những năm gần đây, ngoài các máy ảnh độ nhạy cao và độ phân giải cực cao, máy ảnh nhận dạng khuôn mặt và lấy nét vào người hoặc tự động chụp theo biểu cảm khuôn mặt đã được phát triển. Ngay cả công nghệ nhận dạng chớp mắt để tránh chụp cũng đang được triển khai nhanh chóng. Các công nghệ hình ảnh hiện đại, chẳng hạn như thực tế ảo và TV 3D cũng đang phát triển để bắt chước khả năng nhận thức lập thể và phân biệt màu sắc tự nhiên của hệ thống thị giác con người. Những công nghệ này đã được ứng dụng trong mắt của chúng ta một cách tinh tế. Chỉ là sự thật này mới được phát hiện gần đây.
Sự chính xác về mặt tổ chức của cấu trúc mắt và chuỗi quá trình phức tạp hình thành nên tầm nhìn thật đáng kinh ngạc. Thị giác là giác quan tinh tế và phức tạp, chỉ được tạo thành khi tất cả các liên kết từ giác mạc đến vỏ não thị giác được gắn kết và hoạt động cùng nhau liên tục. Chúng ta đã nhìn thế giới bằng đôi mắt của mình trong một thời gian dài. Tuy nhiên, chúng ta không nhận ra thị giác của mình đặc biệt như thế nào. Nhiều loại máy ảnh đa dạng cùng sự phát triển đáng kinh ngạc của công nghệ hình ảnh khiến chúng ta nhận ra ý nghĩa về khả năng nhìn của con người.
“Đấng đã gắn tai há sẽ chẳng nghe sao? Đấng đã nắn con mắt há sẽ chẳng thấy ư?” Thi Thiên 94:9
“Con mắt là đèn của thân thể. Nếu mắt ngươi sáng sủa thì cả thân thể ngươi sẽ được sáng láng; nhưng nếu mắt ngươi xấu, thì cả thân thể sẽ tối tăm. Vậy, nếu sự sáng láng trong ngươi chỉ là tối tăm, thì sự tối tăm nầy sẽ lớn biết là dường bao!” Mathiơ 6:22-23
- Tham khảo
- 『감각-놀라운 메커니즘』 (뉴턴프레스 著) Bản dịch từ tiếng Nhật sang tiếng Hàn bởi Kang Keum Hui và Lee Se Yeong, Các giác quan: Bộ máy đáng kinh ngạc, Newton Press Japan, 2015
- 『인체-21세기 해부학』 (뉴턴프레스 著) Bản dịch từ tiếng Nhật sang tiếng Hàn bởi Kang Keum Hui và Lee Se Yeong, Cơ thể người: Giải phẫu học thế kỷ 21, Newton Press Japan, 2006
- 『하리하라의 눈 이야기』 (이은희 著) Lee Eun Hui, Câu chuyện về đôi mắt của Harihara, Hankyoreh Press, 2016
- 『내 몸 안의 숨겨진 비밀 해부학』 (사카이 다츠오 著) Tatsuo Sakai, được Yun Hye Rim dịch từ tiếng Nhật sang tiếng Hàn, Giải phẫu học, Bí mật ẩn giấu trong cơ thể tôi, Jeonnamusup, 2019