Рисовать по клеточкам сложные: Сложные рисунки по клеточкам ? фото 100 креативных идей

Содержание

рисунки по клеточкам сложные и красивые в тетради

вот например еда из макдональдса гамбургер. достаточно выбрать рисунок и начать.

Krasivye Kartinki Po Kletochkam V Tetradi Smotret Besplatno 15

нарисовать какую нибудь прикольную вкусняшку по клеточкам тоже несложно.

рисунки по клеточкам сложные и красивые в тетради. рисунки по клеточкам в тетради отличный способ научиться рисовать. берите эти легкие рисунки и буквально за 5 минут на вашим листе появится веселый и озорной образ. сложные и красивые рисунки по клеточкам помогают не просто интересно провести время на скучном уроке но и красиво оформить тетрадь в клетку например для личного дневника.

сегодня у меня творческая тема в которой я вам расскажу и поэтапно покажу что такое рисунки по клеточкам в тетради они будут легкие и сложные на разные темы и для разного возраста. для такого рисования не требуются особые навыки. это также отличное развивающее и.

сложные рисунки по клеточкам в тетради помогут развеять скуку и с интересом провести время проявляя свое творчество. рисунки по клеточкам в тетради для девочек. рисунки по клеточкам в тетради для девочек.

скоротайте время с пользой а потом удивите всех.

Risunki Po Kletochkam V Tetradi Kartinki Slozhnye Legkie S

Risunki Po Kletochkam Shemy Pikselnye Risunki Piksel Art

Pin Ot Polzovatelya Lida Firsova Na Doske Risunki Po Kletkam

Kak Risovat Koronu Po Kletochkam Risunki Po Kletochkam Pixel Art

Risunki Po Kletochkam Pikselnye Izobrazheniya Minecraft Risunki

Risunki Po Kletochkam S Izobrazheniyami Risunki Piksel Art

Kartinki Po Zaprosu Risunki Po Kletochkam V Tetradi S

Risunki Po Kletochkam V Tetradi Multyashnye Risunki Pikselnye

Resultado De Imagen Para Risunki Po Kletochkam Risunki Idei Dlya

Risunki Po Kletochkam V Tetradi Slozhnye Termomozaika Pikselnye

Risunok Popugaya Po Kletochkam Pikselnye Izobrazheniya Minecraft

Risunki Po Kletochkam Slozhnye S Izobrazheniyami Poperechnye

Risunki Na Polyah Tetradi Foto 9 Tys Izobrazhenij Najdeno V Yandeks

Risovat Po Kletochkam Prostye I Slozhnye Kartinki Shema S

Risunki Po Kletochkam 67 Tys Izobrazhenij Najdeno V Yandeks

Risunki Po Kletochkam V Tetradi S Izobrazheniyami Risunki Slona

Risunki Po Kletochkam 19 Tys Izobrazhenij Najdeno V Yandeks

Kartinki Po Kletochkam Devushki S Izobrazheniyami Risunki

Pin Ot Polzovatelya Nigai Na Doske Chelo Risunki Pikselnye

Таблицы для рисования по клеточкам. Сложные графические диктанты по клеточкам для школьников.

В последнее время рисование по клеточкам стало не только необходимым, но и самым интересным занятием для детей, которые готовятся к школе и для первоклассников. Кстати, и взрослые не против порисовать с детьми и научиться чему-то новенькому.

А вы знаете, что рисование по клеточкам, это не только увлекательное занятие, но еще и очень полезное? Особенно для 5-6 летних непосед, которым пора подготавливать руку к письму.

Преимущество рисования по клеткам

Рисование развивает логическое мышление, учит ребенка мыслить более развернуто, приучает не только к усидчивости, но и улучшает координацию движения. Это просто замечательное занятие с дошкольниками, потому что увлекательная игра превращается в полезное дело.

Подводим итоги, плюсы рисования по клеткам:

развивает мышление и логику;

тренирует память;
помогает ребенку сосредоточиться;
учит аккуратности;
помогает тренировке руки к письму;
развивает глазомер.

Как научиться рисованию по клеткам

Для самых маленьких разработаны специальные картинки с большими рисунками. Каждая клеточка – заполнена своим цветом. Чтобы нарисовать фигуру, нужно пройтись цветным карандашом по каждой клеточке. Этот вариант больше подходит для детей, которые только-только научились держать карандаш в руках. Чуть позже, когда ребенок научится отличать направление: вправо-влево, вверх-вниз, будет понимать, где правый и левый угол листа, можно приступать к более сложным заданиям.

Научиться рисовать по клеточкам легко, особенно если занятия проводить в игровой форме и подобрать легкие картинки для начинающих.

Что нужно для того, чтобы научиться рисовать по клеткам:

Подобрать картинку, соответствующую возрасту ребенка.
Объяснить и показать, как это делается.

Предложить нарисовать точно такой же рисунок, чтобы ребенок понимал, что от него требуется.
Чуть позже можно развивать умения ребенка, подбирая более сложные картинки: например, показать половинку рисунка и дать возможность ребенку дорисовать недостающую часть.
Самое сложное – научиться воспринимать задания на слух и рисовать под диктовку. Например: 2 клеточки вверх, клеточка вправо, 3 клеточки вниз или вверх и так далее.

Что понадобится, чтобы рисовать по клеткам

Что подготовить и как рисовать по клеточкам:

для самых маленьких лучше подготовить пачку цветных карандашей и тетрадку в клеточку, а также яркий и красочный образец, нарисованный взрослым. По этому образцу вместе с ребенком нужно двигаться снизу вверх, последовательно заполняя свободное пространство листика, закрашивая клеточки цветными карандашами;

если работаете с 6-7-летним ребенком, тогда дайте ему ручку или простой карандаш, листик в клеточку с нарисованной половинкой картинки. Предложите дорисовать вторую половинку так, чтобы получился рисунок. Это может быть что-то простое: домик, кошечка, зайчик, елочка, человечек. Начинать работу лучше всего с нижней строчки, постепенно двигаясь вверх. Если видите, что ребенок ошибся, подскажите ему, пусть сразу исправит ошибку. На будущее научите ребенка быть повнимательнее и правильно считать клеточки;

для детей школьного возраста разработаны более сложные задания, которые называются графическими диктантами. Понадобится ручка или карандаш, листик в клеточку. Взрослый диктует условия задания, ребенок отсчитывает клеточки, ориентируясь в направлении. Например, чтобы рисовать по клеточкам, необходимо научить ребенка понимать задание: цифра 1 со стрелочкой вправо означает, что нужно отступить одну клеточку право, 2 и стрелочка вниз – отступить 2 клеточки вниз и так далее.

Графический диктант обычно базируется на том, что на листике в клеточку нужно изобразить тот или иной рисунок, при чем очень схематично. Такое упражнение прекрасно развивает фантазию дошкольника, позволяет развивать мелкую моторику ручек ребенка, позволяет ориентироваться по сторонам, запомнить, где право-лево, верх-вниз, а также обучает ребенка тому, как можно схематично нарисовать те или иные рисунки.

Графические диктанты могут выполняться детьми двумя разными способами. Первый заключается в том, что ребенку дается уже готовая картинка и предлагается нарисовать точно такую же. Второй способ заключается в том, что учитель или мама диктует малышу, что нужно рисовать и произносит, сколько клеток, и в какую сторону нужно провести карандашиком.

Подготавливая дошкольников к школе, обязательно нужно обращать большое внимание на то, как развивается мелкая моторика ручек деток. Если ручки малыша будут развиты, то у него уже будет наблюдаться необходимая зрелость мозга для того, чтобы речь, мышление и письмо развивались в правильном направлении. Малыши, которые хорошо владеют своими руками, более понятливы и сообразительны. Именно для развития умения мыслить, а также для тренировки мелкой моторики рук и проводятся графические диктанты для детей младшего школьного возраста

Такие упражнения, где нужно рисовать по клеточкам, помогут воспитателям и родителям подготовить малыша к школе, развить в нем орфографическую зоркость, усидчивость и внимательность. Если по клеточкам рисовать регулярно, то у дошкольников будет развиваться пространственное воображение, координация движений, мышление, внимание и память.

Для школьников

Для деток младшего школьного возраста можно предлагать более сложные графические диктанты. Такие предложения будут полезны, если дети уже знакомы с данным упражнением и смогут легко и быстро, а главное, без ошибок, справиться с графическим диктантом поменьше.

Дети должны уже хорошо владеть знаниями, где лево-право и верх-низ, а также оперировать такими понятиями как точка, клеточка, угол и сторона. Сложный графический диктант заключается в том, что школьник должен не только правильно выполнить упражнение, чтобы на листике появилась нужная картинка, но также и сделать это максимально аккуратно и внимательно. Учитель может следить за тем, чтобы весь класс слушал его предложения по диктанту и чертил все правильно, избегая неточностей и ошибок.

Животные

По клеточкам с детьми будет очень весело и занятно. Чтобы заинтересовать малышей, поговорите с ними о том, чем отличаются животные одни от других. Попробуйте внести предложения нарисовать то или иное животное, поговорите с детьми о его отличительных особенностях. Тогда графический диктант с животными по клеточкам пройдет очень хорошо.

Мы предлагаем вам попробовать нарисовать симпатичную небольшую черепашку. Поставим точку ближе в левому края листа и проведем 2 клетки вправо, 4 вниз, 1 вправо, 2 вверх, 1 вправо, 1 вверх, 4 вправо, 1 вниз, 1 право, 3 вниз, 1 влево, 1 вниз, 1 влево, 1 вверх, 4 влево, 1 вниз, 1 влево, 1 вверх, 1 влево, 3 вверх, 1 влево, 2 вверх.

Робот

Деткам будет также интересно рисовать роботов, мы предлагаем вам средней сложности вариант рисования робота по клеточкам. Помните, что у детей во время рисования должен быть настрой на такую работы и вы, как взрослый, должны его поддерживать. Нет ничего страшного в том, что малыш может ошибиться, поправляйте его и подсказывайте ему.

Кенгуру

Скорее всего, деткам очень нравятся графические и их безумно забавляет рисовать по клеточкам. Мы предлагаем вам не слишком мудреный рисунок кенгуру и скорее всего детки не откажутся от предложения нарисовать его.

Графический диктант кенгуру

Самолет

Любые занятия с детками должны строится по принципу от простого к сложному. Берите сначала самые простенькие упражнения и постепенно подводите детей к более трудным и замудренным. Достаточно трудным считается упражнение самолет.

Узоры

Узоры как никакое другое упражнение помогает развивать малышам глазомер и мелкую моторику рук. Узоры могут быть как сложными, так и совсем простыми. Постарайтесь начинать с простеньких, а заканчивать трудными и интересными узорами.

Графический диктант 3.рисуем корабль

Самые сложные рисунки по клеточкам в тетради. Рисование по клеточкам. Как и что нарисовать поэтапно? Легко

Увлекательное и одновременно развивающее занятие – рисование по клеточкам – помогает детям, совсем не умеющим рисовать, двигаясь от простого к сложному, развить воображение, художественные навыки. Ребята постарше используют подобные рисунки для украшения в тетради, альбоме. Даже сложные рисунки выполняются относительно быстро.

Польза рисования по клеточкам

Благодаря увлекательному занятию можно интересно провести время. Специальных умений не требуется.

Рисование по клеткам развивает:

художественный вкус;
координацию;
творческое мышление.

На ребят, занимающихся данным видом искусства,рисование воздействует успокаивающе: непоседливые дети постепенно становятся усидчивыми. Особенно расслабляется нервная система, если включить спокойную музыку во время творчества. Малыши, готовящиеся пойти в первый класс, развивают орфографическую зоркость.

С ними полезно заниматься рисованием по клеточкам, чтобы привить усидчивость, помочь преодолеть рассеянность. С помощью рисунков по клеточкам можно украсить страницы личного дневника или еженедельника. Этот вид рисования дает возможность каждому почувствовать себя настоящим художником.

Чем рисовать

Для рисования по клеточкам следует запастись тетрадью в клетку, блокнотом. Для изображений большого формата понадобится миллиметровая бумага. Также необходимы будут карандаши, фломастеры, цветные ручки. Эти принадлежности понадобятся для создания необычных ярких изображений.

Что можно рисовать

Рисуют абсолютно все: природу, зверей, смайлики, растения, персонажей мультфильмов. Существуют рисунки для мальчиков, девочек. Начинать следует с простых рисунков. Они рисуются преимущественно одним цветом. Например, для начала можно украсить тетрадь забавными смайликами. Затем можно приступить к рисованию прикольных вкусностей.

Можно изобразить на бумаге розовый пончик, гамбургер или завтрак: яичницу плюс апельсиновый сок.

Как рисовать

Первое время необходимо просчитывать клеточки перед началом работы, строить схемы.
Такая подготовка поможет творить, не отрываясь от процесса. Позже, по мере приобретения навыка, можно рисовать как угодно: заполнять середину, начинать с контура, зарисовывать столбиками.

Легкие рисунки для начинающих

«Пиксельные» рисунки обрели популярность среди людей всех возрастов. Для начала следует обратить внимание на простые изображения. Количеством задействованных клеток простые рисунки отличаются от сложных. В простом изображении проще соблюсти схему и не испортить рисунок добавлением ненужного квадратика.

Рисунки по клеточкам для маленьких

Если малыш хочет рисовать, но у него не получается, следует использовать совсем простые схемы и научить ребенка технике закрашивания клеточек. Важно, чтобы занятие не продлилось долго и не утомило малыша . Например, ребенок может самостоятельно создать поздравительную открытку маме, папе, бабушке. Рисовать можно карандашами или фломастерами.

Маленькие рисунки

Хорошим способом провести время являются небольшие изображения. Они пользуются популярностью у ребят, стремящихся скоротать время на уроках, у взрослых во время минут отдыха.
Подобное занятие дает возможность расслабиться, насладиться самим процессом. За одну перемену школьник способен создать целый рисунок.

Большие и сложные рисунки на весь лист

В зависимости от площади изображения, которая закрашивается, определяют сложность рисунка. Если вблизи легко различимы отдельные квадратики большого рисунка, то издалека видно четкое изображение – появляется реалистичность. Кажется, что нарисовать сложное изображение непросто. Но принцип остается тем же.

Для сложных рисунков понадобится:

тетрадь в клетку;
цветные карандаши;
черная гелевая ручка;
фломастеры;
фотография;
компьютер.

Для девочек

Девочки украшают рисунками страницы с любимыми стихами, песнями, размещают изображения на листах своих дневников. Начинают с простых изображений, постепенно переходя к сложным. В первую очередь берут за основу готовый рисунок и перерисовывают его. Позже, приобретя умения, навыки, включают в работу фантазию.

Для мальчиков

Мальчики выбирают близкие им темы:

Рисунки по клеточкам в тетради(сложные особенно) развивают усидчивость и фантазию,помогают определиться с профессией.

Красивые рисунки для личного дневника

Некоторые люди ежедневно записывают события прошедшего дня в особом блокноте. Украсить его помогают изображения, сделанные по клеточкам. Можно подбирать рисунки, подходящие по тематике. Если описываются проказы домашних питомцев, размещают на страничках забавные мордочки собак, котиков. Если описывается сюжет понравившегося мультфильма или фильма,рисуют его главных персонажей.

Выбрать подходящий рисунок можно к любому виду косметики, рассуждению о моде.

Черно – белые

Отдельным направлением в искусстве считаются черно-белые изображения. Можно выбрать из множества вариантов для перерисовки от самых простых до сложных.

В коллекциях черно-белых картинок встречаются:

кошки,
собаки,
панды,
тигры,
лошади,
птицы,
ящерицы.

Чаще всего такие изображения выполняются карандашом или черной гелевой ручкой.

Цветные

Рисунки по клеточкам, выполненные в тетради –хороший способ научиться рисованию, начиная с самых простых черно-белых рисунков и постепенно переходя на сложные цветные.
Стиль рисования карандашом набирает в последнее время популярность. Для цветных изображений используют фломастеры, мелки, наборы карандашей. Для начала перерисовывают шаблон.

3D рисунки

Главное свойство трехмерного изображения – реалистичность. Добиться подобного результата сложно. Чтобы «перешагнуть» из одной среды в другую, используют различные эффекты. Например, применяют способ игры света, тени – он считается самым простым.

Делая 3D рисунки, используют и другие приемы: не забывают о разнице нанесения линий на плоскости, в пространстве. Клеточки служат простыми элементами в рамках одного изображения,они выполняют роль пикселей, задающих определенное разрешение.

На день рождения

В пиксельной технике рисования по клеточкам можно оформить открытки, плакаты. Достаточно подобрать понравившийся шаблон и перенести его на бумагу. Можно выбрать яркую веселую картинку с забавными изображениями животных и надписями. Обязательным атрибутом праздника считаются цветы. Следует изобразить те, которые нравятся имениннику и написать внутри пожелания.

На Новый Год

Новогодние картинки должны создавать соответствующее настроение. Отличный вариант – нарисовать снеговика, елочку. Для начала можно использовать простой карандаш, а затем обвести изображение фломастером, чтобы получилось ярче. Шарики, Дед Мороз и Снегурочка, лесные звери, подарки, символ года – все эти изображения относятся к новогодней тематике.

Нарисованные изображения можно вырезать и на нитке повесить на новогоднюю елку.

К 8 марта и 23 февраля

К этим датам дети могут сделать подарки своими руками. А основой открыток послужат именно рисунки по клеточкам.
Девочки, например, могут поздравить мальчиков открытками с изображениями техники (танки, самолеты, бронемашины), выполненными по клеточкам. Ребята легко нарисуют точечные картинки цветов, чтобы порадовать девочек.

Имена

Рисунки по клеточкам из самых простых подходящих для изображения в тетради – это имена, логотипы. Они будут выглядеть более сложными, если украсить первую букву лозой вьющегося растения.
Выполняются такие рисунки карандашом, маркером, черной гелевой ручкой. Предварительный расчет клеточек можно не вести.

Про любовь

Нарисовать по клеточкам можно что-то из любовной тематики, например, изобразить сердечко, розу, стрелу амура. Эти сюжеты отлично подходят для поздравительных открыток ко Дню всех влюбленных. Можно использовать как готовые схемы, так и придумывать свои. Интересный вариант – целующиеся фигурки. Их можно сделать черно-белыми и украсить красным сердцем.

Губы

Изображаются чаще в цвете. Верхняя всегда темнее нижней из-за игры света – она остается в тени, поэтому используют разные оттенки одного тона.
Если нужно сделать изгиб, следует «утопить» губу под большим углом внутрь.Техника несложная, освоить ее может даже ребенок, но потребуется внимательность.

Аниме

Аниме включает различные направления, жанры, рассчитанные на любую возрастную категорию.

Рисунки по клеточкам в тетради сложные и простые выполняются чаще карандашом. К наиболее известным сюжетам относятся Naruto, монстр за соседней партой, мастер меча, Dragonball. Популярны разнообразные изображения кошачьих ушек – они подчеркивают невинность. Любимыми героями считаются также черный принц и волчица.

Майнкрафт

Начинать следует с перерисовки готовых шаблонов. Среди простых и сложных тем нужно выбрать первые. Практика копирования подготовит к изображению Майнкрафта на бумаге. После приобретения опыта можно брать в руки цветные карандаши и фантазировать на заданную тему. Вначале следует разобраться с композицией. Затем,соблюдая пропорции, считают клетки для закрашивания.

Рисунки в стиле Майнкрафт считаются уникальной возможностью совместить виртуальные образы с искусством.

Животные

Мир природы уместно изображать совместно с детьми. Мнение, что изобразить его на бумаге сложно, ошибочно. Достаточно найти простые рисунки любимых зверей. Начиная творить, отсчитывают определенное число клеточек в нужную сторону. Количество закрашенных квадратиков должно четко соответствовать шаблону – не уменьшаться и не увеличиваться.

В противном случае изображение получится неестественным. Для старта отлично подойдут герои мультфильмов. Очень просто рисуются панда, пони, любопытный щенок, непоседливый котенок. Важно сохранять пропорции и перерисовывать рисунок внимательно.

Еда

Полет фантазии позволяет создать исключительные блюда на бумаге: сложные пирожные, многоярусные торты, гамбургеры, пиццу.
Необязательно иметь талант художника, чтобы создавать точечные картинки, достаточно найти картинки-образцы. Все сладкоежки могут рисовать мороженое, экспериментируя с формой, цветовой гаммой.

Цветы

Рисунки по клеточкам в тетради, сложные и простые в виде цветов,могут представлять собой оригинальный орнамент. Изображения растений также являются подходящим сюжетом для создания поздравительной открытки, приглашения на торжество. Можно нарисовать тюльпаны, розы, ромашки как собранные в букеты, так и рассыпанные по всему полю листа.

Важно не отступать от схемы, чтобы правильно передать очертания каждого цветка. Для повторяющегося мотива отсчитывают необходимое число клеток. С цветовой палитрой можно экспериментировать.

Фрукты

Начиная с детского садика, детей следует научить изображать окружающий мир. Такое занятие формирует образное мышление, помогает быстрее запомнить названия предметов. Рисуя вместе с ребенком, следует помочь ему выбрать картинку для срисовывания.

Самым простым рисунком является изображение яблока. Если хочется его усложнить, нужно добавьте веточку и листок. Многие дети любят изображать фрукты, которые им нравятся на вкус. Так на бумаге появляются бананы, груши, апельсины, киви.

Мишки Тедди

Можно изобразить на бумаге мишек Тедди. Есть совсем простые эскизы, которые выглядят вполне эффектно. Начинать нужно с черно-белых рисунков – они самые простые. Затем переходят к рисованию полноцветных мишек Тедди. Способов выполнения рисунков несколько.

Можно начинать с морды, затем переходить к рисованию тела и лап либо рисовать сначала одну половину мишки, затем добавлять вторую – в итоге получится симпатичный медвежонок. Создавая изображение, придется вести подсчет квадратиков в каждом ряду. Важно соблюдать последовательное изображение каждого ряда.

Для простого изображения подойдет обычный тетрадный лист, для более сложного понадобится миллиметровая бумага.

Смайлики

Рисование смайликов дается относительно просто, однако,вначале придется считать клетки, чтобы не наделать ошибок.

Рисунки по клеточкам в тетради можно рисовать в абсолютно любой тематике.

Впоследствии получится создавать изображения самостоятельно, опираясь лишь на фантазию.

Персонажи

Изображать любимых героев очень весело. Забавным получается добродушный любитель меда Винни Пух, крутыми и смешными – персонажи из мультфильма Гравити Фолз. Определившись, какого размера будет рисунок, следует подобрать соответствующий лист бумаги в клетку. Если изображение будет большим, следует начать от края листа, чтобы оно полностью поместилось.

Когда техника рисования по клеточкам будет освоена, сложные схемы, предварительно сделанные в тетради, будут не нужны. Особенно удавшиеся изображения можно поместить в рамочку.

Видео: рисунки по клеточкам в тетради

Как рисовать по клеточкам, смотрите в видео-ролике:

Рисуем по клеточкам: крутые пиксельные очки в видео:

Хотите научиться рисовать любимых персонажей мультфильмов? Тогда смелее открывайте рисунки по клеточкам панда. Озорной, весёлый, неуклюжий, задумчивый или воинс…

Всегда найдутся маленькие сластёны, которые обожают придумывать необычные виды десертов. Развивайте этот талант в ребёнке, помогая освоить рисунки по клеточкам…

Кошечки, собачки, медведи и другие пушистые представители животного мира так и просятся стать сюжетом детского рисунка. Чтобы научиться реалистично изображать л…

Для поднятия настроения друзьям и близким, создания красивой поздравительной открытки существуют рисунки по клеточкам смайлики. Научиться этому искусству сможет…

Нравится придумывать новые блюда, необычно украшенные торты, экзотические фрукты и другие вкусности? Всё, что готова создать ваша фантазия, легко уместиться на…

Не отставайте от своих сверстников, скорее учитесь рисовать картинки по клеточкам Майнкрафт. Придумайте свою художественную историю этой увлекательной игры. Воз…

Чтобы не было скучно на переменках или в поездке, научитесь рисовать по клеточкам Майнкрафт. Изображение главных героев, локаций, домов и других объектов на бум…

Всем маленьким поклонникам компьютерных игр наверняка интересно как нарисовать по клеточкам Майнкрафт. Не всегда есть возможность воспользоваться планшетом для…

Видели, как увлечённо ваши одноклассники создают рисунки по клеточкам Майнкрафт? Немного усидчивости, фантазии и на бумаге появляется новый герой игры, заполнен…

Играть в развивающие компьютерные игры, такие как Майкрафт – это очень интересно. Дети могут часами просиживать в ней. Никто не откажется от возможности поискат…

Всем привет. Сегодня у меня творческая тема, в которой я вам расскажу и поэтапно покажу, что такое рисунки по клеточкам в тетради, они будут легкие и сложные, на разные темы и для разного возраста.

Эти графити в тетрадях подойдут для самых юных школьников, начиная с 7 лет. В основном интерес у детей просыпается в 9-13 лет, первыми начинают девочки, мальчики глядя на них повторяют.

На примере таблицы покажу схему смайлика с вк с подробным описанием работы. В каждой строке указана цифра с буквой, цифра, это число клеток, а буква, это цвет клеточек. К примеру, б обозначает белый цвет, ж – желтый, к – красный, ч – черный.

Строка	Цифра – число клеточек/ буква — цвет
1	11 б, 8 ж
2	9 б, 12 ж
3	7 б, 16 ж
4	6 б, 18 ж
5	5 б, 20 ж
6	4 б, 22 ж
7	3 б, 24 ж
8	2 б, 4 ж, 2 к, 3 ж, 2 к, 4 ж, 2 к, 3 ж, 2 к, 4 ж
9	2 б, 3 ж, 4 к, 2 ж, 4 к, 1 ж, 4 к, 3 ж
10	1 б, 4 ж, 9 к, 2 ж, 9 к, 4 ж
11	1 б, 4 ж, 9 к, 2 ж,9 к, 4 ж
12	1 б, 5 ж, 7 к, 4 ж, 7 к, 5 ж
13	1 б, 6 ж, 5 к, 6 ж, 5 к, 6 ж
14	1 б, 7 ж, 3 к, 8 ж, 3 к, 7 ж
15	1 б, 28 ж
16	1 б, 28 ж
17	1, б, 28 ж
18	2 б, 26 ж
19	2 б, 6 ж, 14 ч, 6 ж
20	3 б, 5 ж, 14 ч, 5 ж
21	3 б, 6 ж, 12 ч, 6 ж
22	4 б, 6 ж, 10 ч, 6 ж
23	5 б, 6 ж, 8 ч, 6 ж
24	6 б, 18 ж
25	7 б, 16 ж
26	8 б, 14 ж
27	11 б, 8 ж

По такому принципу можно нарисовать простой рисунок по клеточкам ребенку, либо сложный взрослому. Самые популярные, это смайлы из вк, новогодние, летние, звери и еда. Транспорт почему — то не пользуется популярностью. Зато машинки, самолеты, и прочее часто используют в графическом диктанте по клеточкам.

Предлагаю ознакомиться со смайликами, которые улыбаются, подмигивают, хохочут, с косичками и в очках.

А это самый радостный смайл с большой улыбкой.

Рисунки по клеточкам в тетради для девочек

Среди юных красавиц огромной популярностью пользуются надписи в тетрадях, а именно имена девочек. Но только представьте, если я вам буду показывать схему каждого имени девочки или мальчика, только на букву А, надо написать как минимум 40 имен.

Времени терять я не стану, покажу красивые схемы для начинающих, возможно, они вам и понравятся.

Начну я свою подборку с милого котенка, а точнее с Хелоу Кити, эта милая мордашка является символом моего сайта для всей семьи.

Этот шаблон немного сложнее, сгодится для 10 лет.

Все девочки любят пони, почему бы не нарисовать это маленькое животное в тетради, опираясь на готовый шаблон.

А вот еще один милый котенок в шляпке.

Посмотрите, какие котики могут красоваться в тетрадях в клеточку.

Рисунки по клеточкам в тетради для мальчиков

Мальчики больше любят рисовать рисунки майнкрафт, но я решила показать вам немного других интересных схем.

Все дети играли или играют в спинер, это такая штука с подшипниками, которая крутится. Ловите мальчики шаблоны этого агрегата.

Для мальчиков 10 лет подойдут андроид по клеточкам, и даже Босс — молокосос.

Свои творения вы можете делать цветными, при отсутствии палитры, выполните рисунок по клеточкам обычным простым карандашом, тогда они у вас получатся черно — белые.

Рисунки по клеточкам в тетради – сложные

Сложно подобрать самые сложные рисунки, ведь в этом случае надо учитывать возраст художника. Животные по клеточкам относятся к нелегким работам, все объемные тоже попадают под эту категорию.

Для вас я подобрала красивые рисунки по клеточкам в тетради, но при этом сложные и мультяшные.

Такие замечательные Миньоны могут попасть в вашу коллекцию.

Рисунки по клеточкам в тетради – еда

Ну как обойтись без еды, особенно без фруктов, ведь в них много полезных веществ. Витамины мы кушаем, а вот рисование таких продуктов улучшает мозговую деятельность, развивает память, мышление и моторику пальцев.

Конфета чупа — чупс.

Красивые и сложные клубнички.

Яблочки.

Эскимо на палочке.

Дольки арбузов.

Клубнички.

Киви в разрезе.

Сочная груша.

Вишенки.

Ананас.

Какой выбрать шаблон девочке, мальчику или взрослым, решать вам, все они очень красивые, милые и новые.

Рисунки по клеточкам в тетради – животные

Животные бывают маленькие, милые, красивые и большие, именно это все я собрала в одной категории. Сложные рисунки с животными подходят для взрослых, либо детей от 12 лет.

Пингвин.

Панда.

Обезьянка.

Мышонок.

Лисичка.

Кот на луне.

Зайчик.

Гусь.

Бабочка.

Свинья.

Сова.

Божья коровка.

Все шаблоны для срисовывания можно бесплатно скачать.

Рисунки по клеточкам на Новый год

Если вы ходите выполнить работу в большом формате, тогда вам две клеточки надо брать за одну либо наоборот. Предлагаю ознакомить с фото и схемами красивых сложных и простых новогодних рисунков для тетрадей.

Снежинки.

Рисунки по клеточкам – лето

К лету можно изобразить графический рисунок, как мальчикам, так и девочкам. Для детей 7 – 9 лет выберите легкий и красивый шаблон, к примеру, пальма или мороженое эскимо.

Утка.

Для детей 10 – 12 лет сгодятся более сложные рисунки по клеткам, к примеру, дельфин, солнцезащитные очки.

Рисунки по клеточкам в тетради – цветы

Шаблоны цветов по клеточкам чаще всего используют девочки или женщины рукодельницы, ведь такие схемы подходят для вышивания и вязания. Вот несколько графических роз.

Друзья, если вы любите рисовать, у вас есть свободное время, попробуйте повторить мои рисунки по клеточкам в тетради, для вас я подробно разобрала один смайлик, показала схемы и шаблоны, поделила все изображения на категории. Если вам трудно справиться со сложными заданиями, начните с рисунка для начинающих, советую даже не смотреть на категорию для девочек или мальчиков, важно, чтобы вам это понравилось.

Подбирала для вас рисунки по клеточкам в тетради Нина Кузьменко.

(12 оценок, среднее: 4,00 из 5)

Дорогие пользователи, а так же гости нашего сайта, сегодня мы с вами рассмотрим технологию рисования рисунки по клеточкам .

Наверное, каждый из нас закрашивал клеточки на полях школьных тетрадей. У кого-то из этого всего получались интересные орнаменты, кто-то писал таким образом тексты, но далеко не всем известна технология рисования рисунков по тетрадным клеточкам , которую мы рассмотрим в этом уроке.

Если хотите усовершенствовать свой навык рисования обязательно прочитайте статью рисунки карандашом. Нужен ли особый талант?

Что такое рисунки по клеточкам?

Рисунки по клеточкам это вид изобразительного искусства, в котором используется пиксельная (точечная) графика. В зависимости от сложности такого изображения увеличивается его площадь и количество пикселей (в нашем случае – клеток), которые закрашиваются. Чем больше будет площадь изображения, тем выше будет реалистичность изображения при осмотре с дальнего расстояния.

Давайте рассмотрим один из примеров таких работ:

Как вы сами можете заметить, если смотреть на картинку издали – мы видим чёткое изображение, но если приблизиться – наблюдаем отдельные закрашенные квадратики. Это вариант более сложных , который мы рассмотрим чуть позже.

А сейчас давайте немного окунёмся в историю.

Косички по клеточкам (видео)

Какой след рисунки п

о тетрадным клеткам оставили в истории?

Безусловно, каждый из нас, чьё детство прошло в 80-е или 90-е, даст ответ на этот вопрос. И ответ на него простой – видеоигры!

Все мы помним легендарные игры из нашего детства: Марио, «танчики», Pacman, Donkey Kong и многие другие. Об этих играх знают и наши дети, но в курсе ли они, что Марио не всегда был трёхмерным?

В наше детство игры были 8-битными, и даже самые красочные пейзажи составлялись по технологии пиксельной графики. Используя эту же технологию, рисуются рисунки по тетрадным клеткам . И кто знает, может быть, легендарный Марио или Donkey Kong тоже когда-то были просто рисунками на полях школьной тетради?

Давайте и мы с вами попробуем нарисовать наш первый рисунок по тетрадным клеткам, и кто знает, может быть, он вдохновит вас на что-то такое, что перевернёт наш мир, как когда-то его перевернуло появление видеоигр.

Что необходимо для рисования простых рисунков по тетрадным клеткам?

Для рисования простых рисунков по клеткам нам понадобятся:

Чёрная гелиевая ручка
Фломастеры

Как нарисовать простой рисунок по тетрадным клеткам?

В рисовании простых рисунков по тетрадным клеткам нет ничего сложного. Всё что вам нужно – посчитать клеточки, начертить контур и закрасить рисунок в соответствии с оригиналом. Давайте рассмотрим это подробнее на примере сердечка.

Возьмите тетрадный лист и чёрную гелиевую ручку, поставьте три крестика так, как это показано на рисунке. Крестики будут означать то, что эти квадратики мы будем закрашивать чёрным цветом.

Далее нарисуйте линии, которые обозначат границы нашего рисунка в этой области.

Поставим ещё 6 крестиков сверху, по три крестика с каждой стороны. Обратите внимание на отступы, считайте клеточки, которые нужно оставить пустыми.

Проведём ещё 2 линии, чтобы обозначить границы рисунка.

5. Поставим ещё по крестику слева и справа, а так же проведём горизонтальную линию под верхними крестиками, обозначая границы в этом месте. Сделайте это так, как показано на рисунке.

6. Проставим 8 крестиков по вертикали, по 4 крестика с каждой стороны, так как это изображено на следующем рисунке.

7. Проведём вертикальную линию слева, а так же линии сверху, так как это сделано на рисунке. Этим мы полностью обозначим верхнюю границу нашего сердечка.

9. И сделаем то же самое с правой половиной сердечка.

10.Теперь нам осталось обозначить границы сердечка по всему его периметру, так как это сделано на рисунках ниже. Наш рисунок уже напоминает сердечко, однако, это ещё не всё. Теперь мы должны закрасить наше сердечко, чтобы оно приобрело готовый вид.

11. Закрасим внутреннюю часть сердечка красным фломастером, но оставим три клеточки белыми в левом верхнем углу, дабы обозначить световой блик. Сделайте это так, как это показано на рисунке.

12. Последнее, что нам осталось сделать – это закрасить чёрным фломастером те части, которые мы помечали крестиками.

И вот, наш рисунок приобрел свой готовый вид. Теперь вы умеете рисовать простые рисунки по тетрадным клеточкам и можете попробовать свои силы в рисовании других картинок, которые можно без труда найти в интернете по ключевым словам «8bit art ».

Если вы не хотите ограничивать свои умения рисованием простых рисунков, давайте рассмотрим с вами, как рисуются сложные рисунки по клеточкам . Изначально процесс может показаться вам очень сложным, но не отчаивайтесь раньше времени, стоит всего один раз попробовать и вы поймёте, что рисовать подобные рисунки не только просто, но и очень увлекательно!

Что необходимо для рисования сложных

рисунков по тетрадным клеткам ?

Для рисования сложных рисунков нам понадобятся:

Чёрная гелиевая ручка
Фломастеры или карандаши
Тетрадь (или тетрадный лист) в клетку
Компьютер
Фотография
Редактор фотографий Adobe Photoshop

В рисовании сложных рисунков , вам тоже придётся просчитывать клеточки, которые нужно закрашивать. Сложность в данном случае заключается только в том, чтобы не ошибиться в просчёте, так как клеточек у нас будет больше, нежели на предыдущем рисунке. А так же наша задача – правильно подобрать оттенки фломастеров или карандашей, чтобы наш рисунок соответствовал фотографии, с которой мы будем его рисовать.

И так, давайте приступим!

Для начала давайте подберём фотографию. Я выбрал фотографию милого щенка, которую нашёл в интернете. Вот она:

Давайте откроем редактор фотографий Adobe Photoshop и загрузим нашу фотографию:

Теперь нам нужно применить фильтр, чтобы обозначить клеточки на фотографии, по которым мы впоследствии будет ориентироваться. Для этого выбираем сверху вкладку «Фильтр» и жмём на параметр «Галерея фильтров».

4. В открывшимся окне выбираем вкладку «Текстура» и один раз кликаем на фильтр «Цветная плитка».

5.Ползунки параметров справа нужно установить следующим образом:

Размер квадратов – 10

Рельеф – 0

Затем нажимаем ОК.

6. Теперь наша фотография разбита на клеточки. Давайте сохраним её на нашем компьютере, чтобы впоследствии её можно было открыть на весь экран, либо распечатать.

Теперь остаётся только открыть или распечатать нашу фотографию, подобрать карандаши или фломастеры по оттенкам и закрасить клеточки в соответствии с оттенками.

Вот и всё!

Теперь вы умеете рисовать простые и сложные рисунки по клеточкам !

Благодарим вас за ваше внимание!

Следите за нашими новостями и учитесь рисовать вместе с нами!

Рисуем по клеточкам (видео)

рисовать на компьютере карандашом по клеточкам

Как рисовать по клеточкам легко | ❤Lessdraw❤

Как научиться рисовать по клеточкам картинки в тетради? ✏ Рисунки …

Рисование по клеточкам животных

Учимся рисовать легко! — Учимся рисовать легко!

Как рисовать по клеточкам легко | ❤Lessdraw❤

Как рисовать по клеткам фрукты и овощи и другие картинки с едой …

Рисунки по клеточкам | Для начинающих

Рисовать по клеточкам картинки увлекательно

Как нарисовать волка?

Рисунки по клеточкам в тетради для начинающих, лёгкие и сложные

Учимся рисовать по клеточкам красивые картинки

Рисунки по клеточкам. Сложные и легкие!

Картинки для рисунков по клеточкам в тетради: легкие и маленькие, но …

Маленькие рисунки по клеточкам в блокноте и тетради ✏ Рисунки …

Рисунки по клеточкам | Для начинающих

Рисунки по клеточкам в тетради для начинающих, лёгкие и сложные

Как нарисовать девочку по клеткам карандашом?

Как нарисовать розу по клеточкам. Рисование розы по клеточкам в …

Картинки для срисовки по клеточкам: красивые, интересные, легкие и …

Рисовать по клеточкам Майнкрафт

Как рисовать животных по клеточкам

Как нарисовать собаку карандашом поэтапно — простая инструкция для …

Рисовать по клеточкам увлекательное занятие!

Рисование по клеточкам для дошкольников

Кусочек пиццы. Рисунок карандашом \u2013 Gofunnykids

Картинки по клеточкам красивые и интересные

Как нарисовать Дэдпула карандашом поэтапно. Как нарисовать Дедпула …

Как нарисовать по клеточкам разные рисунки: красивые и легкие в …

Рисунки по клеткам: рисуем спортсменов по схемам | Как легко и …

Рисунки по клеточкам — карандашом поэтапно

Рисунки по клеточкам. Сложные и легкие!

Рисунки по клеточкам в тетради: простые и сложные

Рисунки по клеточкам

Самые простые рисунки по клеточкам для начинающих — Фото Креатив

Картинки в клетку рисунки по клеточкам (35 фото) \u2022 Прикольные …

Картинки для рисунков по клеточкам в тетради: легкие и маленькие, но …

Графический диктант. Как и почему нужно рисовать по клеточкам — Школа

Как рисовать по клеточкам в тетради? | Как легко и просто рисовать …

Рисунки по клеточкам в тетради

Рисунки по клеточкам, рисуем в тетради легкие и сложные картинки …

Как легко и просто нарисовать Эйфелеву башню: поэтапный рисунок …

Как нарисовать мишку поэтапно карандашом. Как нарисовать мишку Тедди …

Рисунки по клеточкам в тетради: простые и сложные

Графический диктант для дошкольников. Рисуем по клеточкам

Лошадь (графический диктант по клеточкам), рисуем по клеточкам …

Игра Рисовать по клеточкам играть онлайн бесплатно

Рисунки по клеточкам в тетради легкие для начинающих, красивые …

Как рисовать по клеткам 🚩 Рисование по клеточкам 🚩 Рисование

Рисуем кошек по клеточкам

Как нарисовать панду по клеточкам. Рисование панды по клеточкам в …

Как рисовать по клеточкам легко | ❤Lessdraw❤

Рисунки по клеточкам

Самые простые рисунки по клеточкам для начинающих — Фото Креатив

Рисунки по клеточкам. Сложные и легкие!

Как рисовать картинки по клеточкам в тетради?

Рисовать по клеточкам Майнкрафт

Графические диктанты для дошкольников

Как рисовать по клеточкам в тетради? | Как легко и просто рисовать …

Снеговик , Дед-мороз, Елки — Новогодние рисунки. Обсуждение на …

Рисунки по клеточкам в тетради для начинающих, лёгкие и сложные

Рисование по клеточкам: картинки на любой вкус

Как нарисовать петуха по клеткам карандашом? | рисуем | Pinterest …

Как нарисовать арбуз по клеточкам?

Как рисовать по клеточкам » Prostoykarandash.ru — Уроки рисования …

Как рисовать по клеткам мишку?

Узоры на бумаге в клетку для детей

Как нарисовать по клеточкам разные рисунки. Интересное развивающее …

Рисунки по клеточкам

Рисовать по клеточкам в тетради картинки для девочек 9 лет …

Рисунки по клеточкам в тетради: простые и сложные

Рыбка (графический диктант по клеточкам), рисуем по клеточкам рыбу …

Рисунки по клеточкам в тетради легкие для начинающих, красивые …

Собака по клеткам. Как нарисовать собаку по клеткам карандашом?

Учимся рисовать легко! — Учимся рисовать легко!

Рисунки по клеточкам, рисуем в тетради легкие и сложные картинки …

Рисование по клеточкам: Схемы рисования Дисней Принцесс — YouLoveIt.ru

Идеи украшения тетрадей в клеточку

Как нарисовать пони поэтапно карандашом и не только, в том числе из …

Как нарисовать пиццу по клеточкам?

Самые простые рисунки по клеточкам для начинающих — Фото Креатив

Как нарисовать логотип Apple карандашом \u2013 Gofunnykids

Рисовать по клеточкам в тетради картинки для девочек 9 лет …

Рисунки собаки по клеточкам | как нарисовать, картинки

Забавные детишки \u2014 КАК РИСОВАТЬ ПО КЛЕТКАМ КАРТИНКИ С ЕДОЙ И…

Картинки для рисунков по клеточкам в тетради: легкие и маленькие, но …

Рисование по клеткам тетради. Как рисовать по клеткам в тетради …

Как рисовать по клеточкам классные. Рисование по клеточкам

Строка	Цифра – число клеточек/ буква — цвет
1	11 б, 8 ж
2	9 б, 12 ж
3	7 б, 16 ж
4	6 б, 18 ж
5	5 б, 20 ж
6	4 б, 22 ж
7	3 б, 24 ж
8	2 б, 4 ж, 2 к, 3 ж, 2 к, 4 ж, 2 к, 3 ж, 2 к, 4 ж
9	2 б, 3 ж, 4 к, 2 ж, 4 к, 1 ж, 4 к, 3 ж
10	1 б, 4 ж, 9 к, 2 ж, 9 к, 4 ж
11	1 б, 4 ж, 9 к, 2 ж,9 к, 4 ж
12	1 б, 5 ж, 7 к, 4 ж, 7 к, 5 ж
13	1 б, 6 ж, 5 к, 6 ж, 5 к, 6 ж
14	1 б, 7 ж, 3 к, 8 ж, 3 к, 7 ж
15	1 б, 28 ж
16	1 б, 28 ж
17	1, б, 28 ж
18	2 б, 26 ж
19	2 б, 6 ж, 14 ч, 6 ж
20	3 б, 5 ж, 14 ч, 5 ж
21	3 б, 6 ж, 12 ч, 6 ж
22	4 б, 6 ж, 10 ч, 6 ж
23	5 б, 6 ж, 8 ч, 6 ж
24	6 б, 18 ж
25	7 б, 16 ж
26	8 б, 14 ж
27	11 б, 8 ж

Предлагаю ознакомиться со смайликами, которые улыбаются, подмигивают, хохочут, с косичками и в очках.

А это самый радостный смайл с большой улыбкой.

Рисунки по клеточкам в тетради для девочек

Времени терять я не стану, покажу красивые схемы для начинающих, возможно, они вам и понравятся.

Этот шаблон немного сложнее, сгодится для 10 лет.

Все девочки любят пони, почему бы не нарисовать это маленькое животное в тетради, опираясь на готовый шаблон.

А вот еще один милый котенок в шляпке.

Посмотрите, какие котики могут красоваться в тетрадях в клеточку.

Рисунки по клеточкам в тетради для мальчиков

Мальчики больше любят рисовать рисунки майнкрафт, но я решила показать вам немного других интересных схем.

Для мальчиков 10 лет подойдут андроид по клеточкам, и даже Босс — молокосос.

Рисунки по клеточкам в тетради – сложные

Для вас я подобрала красивые рисунки по клеточкам в тетради, но при этом сложные и мультяшные.

Такие замечательные Миньоны могут попасть в вашу коллекцию.

Рисунки по клеточкам в тетради – еда

Конфета чупа — чупс.

Красивые и сложные клубнички.

Яблочки.

Эскимо на палочке.

Дольки арбузов.

Клубнички.

Киви в разрезе.

Сочная груша.

Вишенки.

Ананас.

Какой выбрать шаблон девочке, мальчику или взрослым, решать вам, все они очень красивые, милые и новые.

Рисунки по клеточкам в тетради – животные

Пингвин.

Панда.

Обезьянка.

Мышонок.

Лисичка.

Кот на луне.

Зайчик.

Гусь.

Бабочка.

Свинья.

Сова.

Божья коровка.

Все шаблоны для срисовывания можно бесплатно скачать.

Рисунки по клеточкам на Новый год

Снежинки.

Рисунки по клеточкам – лето

Утка.

Для детей 10 – 12 лет сгодятся более сложные рисунки по клеткам, к примеру, дельфин, солнцезащитные очки.

Рисунки по клеточкам в тетради – цветы

Подбирала для вас рисунки по клеточкам в тетради Нина Кузьменко.

Вот уж никогда не думала, что популярная студенческая забава рисовать картинки по клеточкам означает не только коротание времени на лекции!

Это, конечно, не очень хорошо – не слушать лекции, но иногда (в редких случаях и при наличии уважительной причины) допустимо.

Тогда мы совершенно не думали о том, что это не простое времяпрепровождение, а действие, имеющее еще и психологическое значение, и оно будет так популярно в наше время!

Оказывается – рисование по клеточкам у детей развивает мелкую моторику, воображение, логику мышления. Впрочем, это все можно отнести, к подросткам и взрослым представителям человечества, ну может быть за исключением моторики. Сейчас эта забава (рисование по клеточкам) даже получила красивое называние – пиксель арт.

Польза рисования по клеточкам в тетради для детей и взрослых

Кроме убивания времени и лекарства от скуки, развития мелкой моторики и воображения. рисование по клеточкам помогает в утверждении своего Я.

Каким образом происходит самоутверждение? Все просто. Есть люди, которые любят рисовать, но у них это плохо получается. Ну не дал им Бог таланта! И вот тут им на помощь приходит пиксель арт. Вы можете рисовать! Вы можете переносить на лист бумаги свое видение мира и иллюстрировать свои мысли!

А еще это отличный способ сосредоточиться и успокоиться, что в наш стремительный век стрессов и страстей весьма важно.

Рисовать по клеточкам очень просто, сделать это можно двумя способами:

на листке в клеточку (это может быть простой листочек из тетради по математики)
нанести клетки определенного размера на понравившийся рисунок и затем планомерно перенести его на другой листок

Конечно, второй способ сродни плагиату, но никто и не претендует на авторство той или иной скопированной картины, а вот моральное удовлетворение от своего творчества вы получаете огромное.

Первый способ отлично подходит не только для детей всех возрастов – от дошкольников до подростков, но и взрослым.

Кроме всех перечисленных «полезностей» рисование по клеточкам помогает развить чувство цвета. Рисунок можно сделать цветным, используя всю палитру красок.

Для пиксель арта не требуется никаких дорогостоящих принадлежностей – листок в клетку, карандаш или ручка найдется у каждого человека. Хотите добавить цвета – возьмите цветные карандаши, ручки, мелки (хоть ими не очень удобно прорисовывать мелкие детали).

Если бумага или взятый вами листок тонкий, или фломастеры пропечатываются с другой стороны – подложите плотный лист бумаги или картон для того чтобы не испортить поверхность стола за которым вы работаете или другой чистый лист бумаги.

Графический диктант

Разъясним тем, кто впервые прочитал это словосочетание – «графический диктант». Это рисование по клеточкам по заданному заранее алгоритму. Например, вы диктуете ребенку в какую сторону (вправо, влево, вверх, вниз) на сколько клеточек провести линию.

К такому диктанту надо заранее подготовиться. У вас должен быть листок с четким планом, алгоритмом диктовки и конечным результатом (какой рисунок в конечном итоге должен получиться у ребенка).

Положительные аспекты такого диктанта:

развитие внимательности
развитие логического мышления, ориентации в пространстве
подготовка руки к письму (развитие мелкой моторики)
развитие усидчивости (что важно для современных гиперактивных детей)

Начинать графические диктанты надо с простых рисунков (например, с лестницы) и постепенно переходить к более сложным рисункам.

В самом начале диктанта четко проговаривайте, с какой точки начинаем рисунок, например, 9 клеточек сверху, 9 клеточек слева и ставим точку. Именно она и является отправной.

Пример графического диктанта Ключик».

Отступите по 5 клеток сверху и слева, поставьте точку – она будет являться отправной.

1 клетка вправо, 1 клетка вверх, 1 клетка вправо, 1 клетка вниз, 1 клетка вправо, 1 клетка вниз
8 клеток вправо

по одной клетке:

вверх
вправо
вверх
вправо
вправо
вправо

12 клеток влево и по одной клетке:

влево
влево
вверх
влево

3 клеточки вверх.

Рисунок готов!

Если вы обладаете навыками рисование по клеточкам или большой фантазией, рисунок можно нарисовать самостоятельно и затем составить алгоритм. Можно поступить и по-другому – купить сборник графических диктантов. Такие сборники могут быть для детей определенного возраста, для девочек или мальчиков. Рисование по клеточкам и графические диктанты – это интересная игра, которая помогает развить нужные ребенку навыки.

Примеры рисунков для простого графического диктанта.

Посмотрите видео пример графического диктанта.

Рисунки по клеточкам в тетради легкие и сложные

Начинать рисовать по клеточкам надо с легких рисунков, постепенно переходя к более сложным вариантам. Легкие рисунки просты в выполнении и доступны маленьким детям. Ниже приведены легкие варианты рисунков, которые по плечу маленьким детям.

Освоив технику рисования по клеточкам можно приступать и к более сложным вариантам

Ну, и наконец, научившись «клеточному» рисованию начинайте осваивать цветовое оформление рисунка.

Рисунки по клеточкам в тетради для детей

Когда на свет появляется маленький человечек, у родителей добавляется хлопот и забот. Воспитание ребенка заключается не только в том, чтобы его покормить, одеть и обуть. Воспитание — это еще и развитие его способностей.

Сейчас разработано много различных способов и методик для этого, но все специалисты сходятся во мнение – развитием ребенка лучше всего заниматься в игровой форме. Методом с элементами игры обучают начальным знаниям по математике, родному языку и еще многому, тому, что необходимо для гармоничного развития ребенка.

Одним из способов развития логических способностей ребенка считается рисование по клеточкам. Начинать надо с простейших рисунков, например, таких, как елочка, пароход, флажок.

Рисунки по клеточкам помогут вам в изучении букв. Нарисовав букву по клеточкам, малыш не только воспринимает ее на слух, не только видит ее написание, но и как бы осязает ее. Включаются все виды памяти – слуховая, зрительная и механическая (рисует букву).

Кроме буквы можно прописывать палочки, лесенки и другие фигуры тем самым тренируя детскую руку и подготавливая ее к письму. Такие упражнения помогут ребенку в школе.

Чему учится ребенок, рисуя по клеткам? Правильно держать карандаш, правильному алгоритму действий, счету, творческому подходу к делу, внимательности и усидчивости.

Постепенно стоит усложнять графику рисунка и вводить цвета. Ребенок может сам выбирать цветовое решения, тем самым развивая чувство цвета и цветовых сочетаний. К слову, такое рисование помогает выявить, творческие способности детей.

Рисунки по клеточкам легкие и сложные для девочек и для мальчиков

То, что рисунки по клеточкам или арт пиксель — занятие полезное вы уже поняли. При выборе рисунков их можно подобрать по интересам, отдельно для девочек и отдельно для мальчиков. С помощью этой техники рисования вы можете, даже не обладая навыками рисования воплотить на листке все, что захотите.

Вот несколько примеров рисунков для мальчиков.

А такие рисунки на листке в клеточку сможет нарисовать любая девочка.

Рисунки для личного дневника

Что такое личный дневник? Для кого-то это способ самовыражения, для кого-то фиксация событий происходящих в его жизни, личная оценка этих событий, людей, происшествий. Кто-то записывает внезапно посетившие его идеи и мысли. Личные дневники ведут многие люди — мальчишки, девчонки, взрослые женщины и мужчины.

Некоторые события, происходящие в жизни великих людей стали известны из их личных дневников. Часто записи в личных дневниках сопровождались иллюстрациями, нарисованными авторами. К слову, такие иллюстрации великих людей часто становились раритетными и помогали раскрыть более глубоко личность этого человека.

А если к рисованию нет таланта, а выразить свои эмоции хочется не только посредством слов, но и рисунка? И как же в этом случае проиллюстрировать свои записи? В этом случае на помощь могут прийти рисунки по клеточкам. Рисовать их просто и для этого не требуется ничего кроме листка в клетку и карандаша. Можно воспользоваться уже готовыми рисунками. Перенесите их в свой личный дневник следующим способом:

сделать сетку из клеточек на выбранном рисунке
в тетрадке (дневнике) начертить такую же сетку по количеству клеток (клетки могут быть другого размера – больше или меньше)
начать перенос изображения из каждой клеточки на выбранном рисунке в такую же клетку на листке

В интернете есть множество примеров рисунков по клеточкам – вам надо только выбрать и нарисовать.

Какими рисунками «оживить» личный дневник – решать вам. Чуть ниже приведено несколько интересных рисунков по клеткам.

Пусть дети рисуют, творят, фантазируют! Не каждый из них станет художником, но рисование доставит им удовольствие, они познают радость творчества, научаться видеть прекрасное в обычном. Пусть они растут с душой художника!

Всегда найдутся маленькие сластёны, которые обожают придумывать необычные виды десертов. Развивайте этот талант в ребёнке, помогая освоить рисунки по клеточкам…

Кошечки, собачки, медведи и другие пушистые представители животного мира так и просятся стать сюжетом детского рисунка. Чтобы научиться реалистично изображать л…
Для поднятия настроения друзьям и близким, создания красивой поздравительной открытки существуют рисунки по клеточкам смайлики. Научиться этому искусству сможет…
Нравится придумывать новые блюда, необычно украшенные торты, экзотические фрукты и другие вкусности? Всё, что готова создать ваша фантазия, легко уместиться на…
Не отставайте от своих сверстников, скорее учитесь рисовать картинки по клеточкам Майнкрафт. Придумайте свою художественную историю этой увлекательной игры. Воз…
Чтобы не было скучно на переменках или в поездке, научитесь рисовать по клеточкам Майнкрафт. Изображение главных героев, локаций, домов и других объектов на бум…
Всем маленьким поклонникам компьютерных игр наверняка интересно как нарисовать по клеточкам Майнкрафт. Не всегда есть возможность воспользоваться планшетом для…
Видели, как увлечённо ваши одноклассники создают рисунки по клеточкам Майнкрафт? Немного усидчивости, фантазии и на бумаге появляется новый герой игры, заполнен…
Играть в развивающие компьютерные игры, такие как Майкрафт – это очень интересно. Дети могут часами просиживать в ней. Никто не откажется от возможности поискат…
(12 оценок, среднее: 4,00 из 5)

Дорогие пользователи, а так же гости нашего сайта, сегодня мы с вами рассмотрим технологию рисования рисунки по клеточкам .

Наверное, каждый из нас закрашивал клеточки на полях школьных тетрадей. У кого-то из этого всего получались интересные орнаменты, кто-то писал таким образом тексты, но далеко не всем известна технология рисования рисунков по тетрадным клеточкам , которую мы рассмотрим в этом уроке.

Если хотите усовершенствовать свой навык рисования обязательно прочитайте статью рисунки карандашом. Нужен ли особый талант?

Что такое рисунки по клеточкам?

Рисунки по клеточкам это вид изобразительного искусства, в котором используется пиксельная (точечная) графика. В зависимости от сложности такого изображения увеличивается его площадь и количество пикселей (в нашем случае – клеток), которые закрашиваются. Чем больше будет площадь изображения, тем выше будет реалистичность изображения при осмотре с дальнего расстояния.

Давайте рассмотрим один из примеров таких работ:

Как вы сами можете заметить, если смотреть на картинку издали – мы видим чёткое изображение, но если приблизиться – наблюдаем отдельные закрашенные квадратики. Это вариант более сложных , который мы рассмотрим чуть позже.

А сейчас давайте немного окунёмся в историю.

Косички по клеточкам (видео)

Какой след рисунки п
о тетрадным клеткам оставили в истории?

Безусловно, каждый из нас, чьё детство прошло в 80-е или 90-е, даст ответ на этот вопрос. И ответ на него простой – видеоигры!

Все мы помним легендарные игры из нашего детства: Марио, «танчики», Pacman, Donkey Kong и многие другие. Об этих играх знают и наши дети, но в курсе ли они, что Марио не всегда был трёхмерным?

В наше детство игры были 8-битными, и даже самые красочные пейзажи составлялись по технологии пиксельной графики. Используя эту же технологию, рисуются рисунки по тетрадным клеткам . И кто знает, может быть, легендарный Марио или Donkey Kong тоже когда-то были просто рисунками на полях школьной тетради?

Давайте и мы с вами попробуем нарисовать наш первый рисунок по тетрадным клеткам, и кто знает, может быть, он вдохновит вас на что-то такое, что перевернёт наш мир, как когда-то его перевернуло появление видеоигр.

Что необходимо для рисования простых рисунков по тетрадным клеткам?

Для рисования простых рисунков по клеткам нам понадобятся:

Чёрная гелиевая ручка

Фломастеры

Как нарисовать простой рисунок по тетрадным клеткам?

В рисовании простых рисунков по тетрадным клеткам нет ничего сложного. Всё что вам нужно – посчитать клеточки, начертить контур и закрасить рисунок в соответствии с оригиналом. Давайте рассмотрим это подробнее на примере сердечка.

Возьмите тетрадный лист и чёрную гелиевую ручку, поставьте три крестика так, как это показано на рисунке. Крестики будут означать то, что эти квадратики мы будем закрашивать чёрным цветом.

Далее нарисуйте линии, которые обозначат границы нашего рисунка в этой области.

Поставим ещё 6 крестиков сверху, по три крестика с каждой стороны. Обратите внимание на отступы, считайте клеточки, которые нужно оставить пустыми.

Проведём ещё 2 линии, чтобы обозначить границы рисунка.

5. Поставим ещё по крестику слева и справа, а так же проведём горизонтальную линию под верхними крестиками, обозначая границы в этом месте. Сделайте это так, как показано на рисунке.

6. Проставим 8 крестиков по вертикали, по 4 крестика с каждой стороны, так как это изображено на следующем рисунке.

7. Проведём вертикальную линию слева, а так же линии сверху, так как это сделано на рисунке. Этим мы полностью обозначим верхнюю границу нашего сердечка.

9. И сделаем то же самое с правой половиной сердечка.

10.Теперь нам осталось обозначить границы сердечка по всему его периметру, так как это сделано на рисунках ниже. Наш рисунок уже напоминает сердечко, однако, это ещё не всё. Теперь мы должны закрасить наше сердечко, чтобы оно приобрело готовый вид.

11. Закрасим внутреннюю часть сердечка красным фломастером, но оставим три клеточки белыми в левом верхнем углу, дабы обозначить световой блик. Сделайте это так, как это показано на рисунке.

12. Последнее, что нам осталось сделать – это закрасить чёрным фломастером те части, которые мы помечали крестиками.

И вот, наш рисунок приобрел свой готовый вид. Теперь вы умеете рисовать простые рисунки по тетрадным клеточкам и можете попробовать свои силы в рисовании других картинок, которые можно без труда найти в интернете по ключевым словам «8bit art ».

Если вы не хотите ограничивать свои умения рисованием простых рисунков, давайте рассмотрим с вами, как рисуются сложные рисунки по клеточкам . Изначально процесс может показаться вам очень сложным, но не отчаивайтесь раньше времени, стоит всего один раз попробовать и вы поймёте, что рисовать подобные рисунки не только просто, но и очень увлекательно!

Что необходимо для рисования сложных
рисунков по тетрадным клеткам ?

Для рисования сложных рисунков нам понадобятся:

Чёрная гелиевая ручка

Фломастеры или карандаши

Тетрадь (или тетрадный лист) в клетку

Компьютер

Фотография

Редактор фотографий Adobe Photoshop

В рисовании сложных рисунков , вам тоже придётся просчитывать клеточки, которые нужно закрашивать. Сложность в данном случае заключается только в том, чтобы не ошибиться в просчёте, так как клеточек у нас будет больше, нежели на предыдущем рисунке. А так же наша задача – правильно подобрать оттенки фломастеров или карандашей, чтобы наш рисунок соответствовал фотографии, с которой мы будем его рисовать.

И так, давайте приступим!

Для начала давайте подберём фотографию. Я выбрал фотографию милого щенка, которую нашёл в интернете. Вот она:

Давайте откроем редактор фотографий Adobe Photoshop и загрузим нашу фотографию:

Теперь нам нужно применить фильтр, чтобы обозначить клеточки на фотографии, по которым мы впоследствии будет ориентироваться. Для этого выбираем сверху вкладку «Фильтр» и жмём на параметр «Галерея фильтров».

4. В открывшимся окне выбираем вкладку «Текстура» и один раз кликаем на фильтр «Цветная плитка».

5.Ползунки параметров справа нужно установить следующим образом:

Размер квадратов – 10

Рельеф – 0

Затем нажимаем ОК.

6. Теперь наша фотография разбита на клеточки. Давайте сохраним её на нашем компьютере, чтобы впоследствии её можно было открыть на весь экран, либо распечатать.

Теперь остаётся только открыть или распечатать нашу фотографию, подобрать карандаши или фломастеры по оттенкам и закрасить клеточки в соответствии с оттенками.

Вот и всё!

Теперь вы умеете рисовать простые и сложные рисунки по клеточкам !

Благодарим вас за ваше внимание!

Следите за нашими новостями и учитесь рисовать вместе с нами!

Рисуем по клеточкам (видео)

Интересные рисунки по клеткам. Рисование по клеточкам

Детей бывает сложно удивить, но это не означает, что сделать это невозможно. И после целого дня беготни, прыганья, танцев, игр, каждый должен немного успокоиться и заняться чем-то творческим и развивающим. На помощь и приходят маленькие рисунки по клеточкам. Когда нужно занять малышей – вытяните большой лист бумаги в клеточку, чтобы дети могли рисовать вместе.

Маленькие рисунки по клеточкам, хорошая или плохая идея?
Конечно, маленькие рисунки по клеточкам в блокноте – также хорошая идея, особенно, когда вы находитесь в пути с ребенком и занять его нечем. Маленькие и милые они помогут вашему чаду хорошо провести время, они получат от таких занятий максимум пользы. Маленькие рисунки по клеточкам в тетради — простая художественная деятельность, в которой сочетаются искусство и математика.
Леденцы по клеточкам фото
Картошка фри по клеточкам
Котенок по клеткам фото
Инструменты для рисования маленьких картинок по клеткам
Не говорите детям много, сделайте сюрприз, возьмите бумагу разного типа, маркеры или цветные карандаши и ручки и позвольте детям приступить к рисованию. Рисунки могут быть произвольными, иногда полезно дать возможность ребенку развить фантазию посредствам рисования. Но можно выбирать и конкретные для 5 лет.
Если у вас есть домашний принтер – тогда вообще здорово. Вы можете настроить и создать собственную графическую бумагу в специальном приложении. У них есть много вариантов для графической бумаги — обычный квадрат, треугольник, и многое другое. Но на этот шаг решайтесь после того, как дети освоят рисование по клеткам. В приложении все же легко выбрать размер формы, которая вам нужна, толщину, цвет линий и многое другое. Тогда макет просто сохраняется их в формате pdf и вы можете распечатать его сразу же.
Используя обычную бумагу в клеточку, можно сделать простые повторяющиеся рисунки, рисунки шахматной доски. Можно объединить квадраты, чтобы делать большие фигуры и разделять квадраты на треугольники и меньшие квадраты и даже на восьмиугольники, чтобы делать всевозможные интересные изображения.
Треугольники и шестиугольники также хорошо подходят для узоров и картин. Для тех, кто уже хорошо справляется с разными фигурами и отлично ориентируется в основах геометрических форм, можно взять за шаблон смайлики из вк. Позвольте ребенку выбрать любимые смайлики и перерисовать их в тетради. Хорошей идеей являются и животные.
Рисовать их первый раз может быть не так просто, если использовать клеточки, но на самом деле, дети быстро подхватят эту идею и уже спустя какое-то время смогут воплощать на листе в клеточку самые смелые идеи.
Несмотря на то, что это простая идея, она дает много пространства для творчества, что с большим количеством случайных математических понятий дает большой бонусный плюс для развития ребенка.
Арбуз по клеткам фото
Миньоны по клеткам фото
Супергерои по клеткам
Котик аниме по клеткам
Графический диктант

Стоит отметить, что задания с графической бумагой популярны в детских садиках. Один из распространенных приемов – создание рисунка без образца. Это своеобразный графический диктант. Такое задание легко воспроизвести дома со своим ребенком. Для этого упражнения мы будем использовать листы бумаги формата 4×4. Начиная с левого верхнего угла, мы будем начинать закрашивать квадратики с помощью простых инструкций. Эти инструкции включают:
переместить один квадрат вправо;
переместить один квадрат влево;
переместить один квадрат вверх;
переместить один квадрат вниз. Вот как мы будем писать алгоритм, чтобы проинструктировать ребенка (который будет закрашивать клеточки).

Выберите простой рисунок, такой как шахматная доска, который будет использоваться в качестве примера. Это хороший способ ввести все символы в ключ. Чтобы начать, заполните график для ребенка — квадрат к квадрату — затем попросите его помочь описать, что вы только что сделали. Во-первых, вы можете говорить алгоритм вслух, тогда вы можете превратить свои словесные инструкции в программу. Пример алгоритма: «Переместить вправо, заполнить квадрат, двигаться вправо, сдвигаемся вниз. Заполнить квадрат, переместиться влево, переместиться влево, заполнить квадрат».
Если ребенок хорошо справляется с этим упражнением, то это повод придумать альтернативное задает с похожей сутью, но сложнее. Если есть еще непонимание, сохраните это задание и попробуйте повторить это на следующий день, а пока поработайте с другим примером.
Если ребенок понимает алгоритм и может определить правильные символы для каждого шага, он готов двигаться дальше. В зависимости от вашего ребенка, его возраста и развития вы можете либо попытаться сделать сложную сетку вместе, либо перейти к тому, чтобы ребенок работал в паре с другом. Им понравится играть вместе, давая друг другу такие задания. Это отличный способ заставить ребенка работать творчески, придумывая собственные веселые картинки и разбивая их на алгоритмы передвижения по клеткам и их заполнения.

Маленькие рисунки по клеточкам на фото:

Как нарисовать по клеточкам разные красивые рисунки.

В последнее время набирает популярности способ создания рисунков по клеточкам. Не только детям нравиться рисовать»пиксельные картинки». Взрослые с таким же интересом берутся постигать этот стиль рисования.

Из статьи вы узнаете, как научиться рисовать по клеточкам, какие материалы и навыки необходимы, и подберете схемы рисунков, которые вам больше по душе.

Как научиться рисовать по клеткам для начинающих и детей?

Не обязательно обладать талантом художника, чтобы переносить на бумагу понравившиеся изображения и формы. Рисование по клеточкам — легкий и интересный способ разнообразить свой досуг, заполнить страницы скетчбука или обычного ежедневника.

Для работы используются фломастеры или цветные карандаши ярких цветов. Самые разнообразные рисунки получаются путем закрашивания клетки за клеткой. Используя этот способ рисования можно перенести на бумагу пейзаж, нарисовать человека или зверушку, сказочного персонажа или просто создать красивый и необычный орнамент.

Если вы решили научиться рисовать по клеточкам, то попробуйте срисовать один из представленных в статье рисунков. Для начала остановитесь на наиболее простом варианте. После того, как рисунок будет готов, вы сможете попробовать перенести на лист бумаги более сложную схему из картинок галереи.

Используя данный способ рисования, вы точно не будете скучать, ведь попробовав рисовать по клеточкам, вам обязательно захочется продолжить это интересное занятие.

Видео: Как нарисовать по клеточкам Angry Birds

Чем полезно рисование по клеточкам:

В нашей фотоподборке собраны не просто схемы картинок. Каждое изображение — это вариант графического диктанта. Такие картинки стали очень модными сейчас.

Вероятно, растущий интерес к ним связан с простотой исполнения и тем, что данное занятие еще и очень полезно.

Рисование по клеточкам способствует развитию усидчивости, обретению навыков письма (если рисует ребенок), развивает логическое и абстрактное мышление, расслабляет.

Благодаря такому способу рисования можно откорректировать правильность движений при письме, улучшить координацию.

Забавные картинки словно сами по себе появляются на листе бумаги. За таким занятием не жаль провести свободное время.

Рисунок создается двумя способами:

первый способ — построчный: заполняются разными цветами строчка за строчкой

второй способ — клетки закрашиваются поочередно: сначала используется один цвет, потом — другой и так далее

Что понадобится для рисунка:

цветные карандаши или маркеры (можно использовать фломастеры, простой карандаш, обычную ручку)

тетрадь в клеточку со светлыми листами или миллиметровая бумага (для создания рисунков большого формата)

понадобится еще хорошее настроение, немного свободного времени, а еще — множество схем из нашей галереи

Почувствуйте себя настоящим художником! Ваш будущий шедевр может выглядеть очень просто или состоять из нескольких сложных схем.
Схемы рисунков по клеточкам

Как рисовать по клеточкам в тетради маленькие, лёгкие и простые рисунки поэтапно и красиво: схемы

Если у вас на полочке за плечами нет обучения в художественной школе, но появилось желание научиться технике рисования, то попробуйте освоить метод рисования по клеточкам.

Оригинальные рисунки, созданные в такой технике, отлично подойдут для создания креативной открытки, для заполнения личного дневника. С маленькой картинкой справиться даже новичок.

В качестве схем подойдут представленные в нашей статье картинки или разгаданные японские кроссворды, ведь в их основе — рисование по клеточкам.

Если вы не умеете заполнять клеточки японских кроссвордов, то воспользуйтесь ответами к ним и перерисуйте в тетрадь фигуры большего формата.

Еще одним вариантом рисования является использование готовых схем, разработанных специально для тех, кто впервые рисует по клеточкам и не имеет навыков рисования.

Ниже представлена фотоподборка рисунков по клеточкам:

Видео: Рисуем по клеточкам — ЧЕЛОВЕК ПАУК

Как нарисовать по клеточкам разные красивые рисунки для личного дневника, в тетради?

Красиво нарисованную картинку можно использовать в качестве декора для интерьера. Для этого картинка обрезается по контуру и клеится на плотную бумагу. Потом ярко разукрашенный рисунок можно поместить в рамочку.

Поместив в самодельную рамочку рисунок в клеточку, можно превратить его в креативный подарок хенд-мейд.

Рисунок по клеточкам может стать элементом аппликации. Вы можете сделать модные открытки, украсив их рисунками в клеточку или «проиллюстрировать» записанную в дневнике романтическую историю. Сердечки, нарисованные по клеткам, лица девушек или парней, герои мультфильмов, пирожные, конфеты, цветочки — любой образ можно создать, используя данный способ рисования.

Такой способ рисования станет прекрасным тренажером для отработки мелкой моторики. Потому это занятие полезно не только для детей, но и для взрослых. Насладиться творчеством можно после того, как одна из предложенных в нашей подборке схем будет полностью перенесена в вашу тетрадь.

Можно использовать и часть схемы. Например, если вы хотите изобразить какое-то животное не полностью, а ограничиться рисованием лишь отдельно взятого элемента для заполнения страницы дневника картинкой.

Освоив принцип создания рисунков по клеточкам, вы сможете сами придумывать схемы и рисовать любые понравившиеся объекты в тетради.

Как рисовать собственный рисунок?

обдумываем, что мы хотим изобразить

делаем легкую зарисовку

превращаем первоначальные линии в рисунок по клеточкам

в первую очередь обрисовываем контуры

переходим к выделению мелких деталей

отмечаем, какая деталь каким цветом должна быть закрашена (это необходимо для яркого и красивого рисунка, однако вы можете создавать и черно-белые картинки)

пополняйте коллекцию собственных 3D схем простыми или сложными картинками по клеточкам
Не стоит копировать увиденный где-то рисунок с точностью, повторять цветовую гамму.

Чтобы заполнить тетрадь оригинальными картинками, вносите изменения в схемы, меняйте цвета. Пусть эти маленькие картинки станут отражением вашего внутреннего мира.

Как научить рисовать по клеточкам ребенка?

Рисование по клеточкам поможет ребенку поверить в то, что он может самостоятельно создавать красивые рисунки. А ведь именно от вдохновения в раннем возрасте зависит то, будет ли ребенок обращаться к каким-либо творческим занятиям в будущем.

Чтобы было удобнее рисовать по клеточкам с ребенком, лучше заранее распечатать понравившийся шаблон.

Когда у малыша будет готов набор для рисования по клеточкам, включающий тетрадный лист, фломастеры и распечатанный шаблон, можно будет немедленно приступать к рисованию любимых мультяшных героев или зверушек.

Прежде, чем начинать зарисовывать клеточки в тетради, с ребенком 4-5 лет можно обсудить будущий рисунок. Пусть юное дарование расскажет, какие цвета он будет использовать для рисунка и какие элементы начнет рисовать в первую очередь.

После обсуждения отберите в малышом фломастеры, которые будете использовать во время рисования.

Расскажите ребенку о принципах рисования картинок по клеточкам.

Предложите малышу выбрать клеточку на шаблоне, из которой он начнет «надстраивать» остальные элементы. Спросите, почему именно эта клеточка стала началом рисунка. Найдите вместе с юным художником эту клетку в тетради.

Видео: Рисунок по клеткам # 40 Оленёнок

Поскольку у ребенка 4-5 лет не достаточно усидчивости, то длительность занятия не должна превышать 15-20 минут. Вернуться к рисунку можно еще раз в течение дня.

Если вам нужно заинтересовать ребенка, то попробуйте такой способ: перенесите сами схему картинки в клеточку на лист бумаги, упустив один или несколько элементов. Потом попросите ваше юное дарование дорисовать то, чего не хватает на картинке. Для срисовывания недостающей детали малыш может использовать готовую схему.

При желании, клеточки в схеме рисунка можно заполнять не только разукрашенными квадратиками, но и использовать для заполнения части рисунка разнообразные знаки. Такой способ поможет вам создать по-настоящему уникальный рисунок.

Начинаем переносить схему с правильного расположения рисунка на листе. Картинку можно начинать рисовать с верхней части, а можно с нижней. Все зависит от того, какая у вас схема. Если больше элементов расположено вверху, то и начинать рисунок нужно с этой части, «надстраивая» остальные клеточки.

Способ рисования по клеточкам можно использовать и для переноса изображения на лист бумаги. Таким образом можно перерисовать все: от выкройки до картины. Рисунок по клеточкам использовался еще до появления кальки или других способов копирования изображения. Можно нарисовать даже лицо знакомого человека или родственника и презентовать необычный автопортрет на день рождения.

Красиво рисовать — могут единицы! А тем, у кого нет особенных способностей – о рисовании остается только мечтать! Ну и любоваться чужими рисунками, конечно же! Еще совсем недавно – так и было! Но теперь – все изменилось, потому что с помощью клеточек любой из нас сможет нарисовать красивую картину! Да-да! Рисунки по клеточкам сложные и большие – ничем не уступают по красоте настоящим картинам!

В детстве многие мечтают стать настоящим художником! Это же так здорово – рисовать красивые рисунки, дарить их своим друзьям и близким! Увы, не всем даны способности и таланты, поэтому чаще всего, в будущем приходится выбирать совсем другие профессии! А на красивые картины – любоваться на выставках! Но сегодня – все изменилось. И нарисовать их сможет каждый! Ведь теперь есть картинки по клеточкам!

Отсчитав нужное количество клеточек и закрасив их в определенный цвет, вы сможете нарисовать красивый портрет, пейзаж, любимого персонажа или целый сюжет! Вам потребуется немало терпения и внимательности, но результат того стоит! Для больших рисунков лучше всего подойдет миллиметровая бумага, но можно использовать и обычные листы в клетку, склеив их в один большой лист! Хотите попробовать нарисовать настоящую большую картину?
С помощью клеточек можно нарисовать все, что угодно. В тетради или блокноте – небольшие рисунки цветов, животных или любимых персонажей, на большом тетрадном листе – красивую композицию, а на листе миллиметровой бумаги – даже огромный натюрморт или портрет! Все зависит только от сложности выбранного вами образца для перерисовки. Конечно, начинать сразу с огромных картин – не стоит, но если постараться, можно очень быстро перейти от самых простых картинок к гораздо более сложным!

Более сложные рисунки подойдут тем кто уже натренировался на и рисунках по клеточкам, и желает попробовать нарисовать что-то более сложное. В нашей галерее представлены как портреты так и и просто классные рисунки по клеточкам для срисовки в тетради.

Для более сложных рисунков лучше подойдёт миллиметровая бумага.

В Живую это выглядит примерно вот так:

А здесь вы можете заказать классный портрет с использованием технологии флип-арт.
Технология флип-арт, это рисование с использованием красок и трафарета.

Вот уж никогда не думала, что популярная студенческая забава рисовать картинки по клеточкам означает не только коротание времени на лекции!
Это, конечно, не очень хорошо – не слушать лекции, но иногда (в редких случаях и при наличии уважительной причины) допустимо.
Тогда мы совершенно не думали о том, что это не простое времяпрепровождение, а действие, имеющее еще и психологическое значение, и оно будет так популярно в наше время!

Оказывается – рисование по клеточкам у детей развивает мелкую моторику, воображение, логику мышления. Впрочем, это все можно отнести, к подросткам и взрослым представителям человечества, ну может быть за исключением моторики. Сейчас эта забава (рисование по клеточкам) даже получила красивое называние – пиксель арт.

Польза рисования по клеточкам в тетради для детей и взрослых

Кроме убивания времени и лекарства от скуки, развития мелкой моторики и воображения. рисование по клеточкам помогает в утверждении своего Я.
Каким образом происходит самоутверждение? Все просто. Есть люди, которые любят рисовать, но у них это плохо получается. Ну не дал им Бог таланта! И вот тут им на помощь приходит пиксель арт. Вы можете рисовать! Вы можете переносить на лист бумаги свое видение мира и иллюстрировать свои мысли!
А еще это отличный способ сосредоточиться и успокоиться, что в наш стремительный век стрессов и страстей весьма важно.
Рисовать по клеточкам очень просто, сделать это можно двумя способами:
на листке в клеточку (это может быть простой листочек из тетради по математики)
нанести клетки определенного размера на понравившийся рисунок и затем планомерно перенести его на другой листок

Конечно, второй способ сродни плагиату, но никто и не претендует на авторство той или иной скопированной картины, а вот моральное удовлетворение от своего творчества вы получаете огромное.
Первый способ отлично подходит не только для детей всех возрастов – от дошкольников до подростков, но и взрослым.
Кроме всех перечисленных «полезностей» рисование по клеточкам помогает развить чувство цвета. Рисунок можно сделать цветным, используя всю палитру красок.
Для пиксель арта не требуется никаких дорогостоящих принадлежностей – листок в клетку, карандаш или ручка найдется у каждого человека. Хотите добавить цвета – возьмите цветные карандаши, ручки, мелки (хоть ими не очень удобно прорисовывать мелкие детали).
Если бумага или взятый вами листок тонкий, или фломастеры пропечатываются с другой стороны – подложите плотный лист бумаги или картон для того чтобы не испортить поверхность стола за которым вы работаете или другой чистый лист бумаги.

Графический диктант

Разъясним тем, кто впервые прочитал это словосочетание – «графический диктант». Это рисование по клеточкам по заданному заранее алгоритму. Например, вы диктуете ребенку в какую сторону (вправо, влево, вверх, вниз) на сколько клеточек провести линию.
К такому диктанту надо заранее подготовиться. У вас должен быть листок с четким планом, алгоритмом диктовки и конечным результатом (какой рисунок в конечном итоге должен получиться у ребенка).
Положительные аспекты такого диктанта:
развитие внимательности
развитие логического мышления, ориентации в пространстве
подготовка руки к письму (развитие мелкой моторики)
развитие усидчивости (что важно для современных гиперактивных детей)

Начинать графические диктанты надо с простых рисунков (например, с лестницы) и постепенно переходить к более сложным рисункам.
В самом начале диктанта четко проговаривайте, с какой точки начинаем рисунок, например, 9 клеточек сверху, 9 клеточек слева и ставим точку. Именно она и является отправной.
Пример графического диктанта Ключик».
Отступите по 5 клеток сверху и слева, поставьте точку – она будет являться отправной.
1 клетка вправо, 1 клетка вверх, 1 клетка вправо, 1 клетка вниз, 1 клетка вправо, 1 клетка вниз
8 клеток вправо

по одной клетке:
вверх
вправо
вверх
вправо
вправо
вправо

12 клеток влево и по одной клетке:
влево
влево
вверх
влево

3 клеточки вверх.
Рисунок готов!
Если вы обладаете навыками рисование по клеточкам или большой фантазией, рисунок можно нарисовать самостоятельно и затем составить алгоритм. Можно поступить и по-другому – купить сборник графических диктантов. Такие сборники могут быть для детей определенного возраста, для девочек или мальчиков. Рисование по клеточкам и графические диктанты – это интересная игра, которая помогает развить нужные ребенку навыки.
Примеры рисунков для простого графического диктанта.
Посмотрите видео пример графического диктанта.

Рисунки по клеточкам в тетради легкие и сложные
Начинать рисовать по клеточкам надо с легких рисунков, постепенно переходя к более сложным вариантам. Легкие рисунки просты в выполнении и доступны маленьким детям. Ниже приведены легкие варианты рисунков, которые по плечу маленьким детям.

Освоив технику рисования по клеточкам можно приступать и к более сложным вариантам
Ну, и наконец, научившись «клеточному» рисованию начинайте осваивать цветовое оформление рисунка.

Рисунки по клеточкам в тетради для детей
Когда на свет появляется маленький человечек, у родителей добавляется хлопот и забот. Воспитание ребенка заключается не только в том, чтобы его покормить, одеть и обуть. Воспитание — это еще и развитие его способностей.
Сейчас разработано много различных способов и методик для этого, но все специалисты сходятся во мнение – развитием ребенка лучше всего заниматься в игровой форме. Методом с элементами игры обучают начальным знаниям по математике, родному языку и еще многому, тому, что необходимо для гармоничного развития ребенка.
Одним из способов развития логических способностей ребенка считается рисование по клеточкам. Начинать надо с простейших рисунков, например, таких, как елочка, пароход, флажок.
Рисунки по клеточкам помогут вам в изучении букв. Нарисовав букву по клеточкам, малыш не только воспринимает ее на слух, не только видит ее написание, но и как бы осязает ее. Включаются все виды памяти – слуховая, зрительная и механическая (рисует букву).
Кроме буквы можно прописывать палочки, лесенки и другие фигуры тем самым тренируя детскую руку и подготавливая ее к письму. Такие упражнения помогут ребенку в школе.
Чему учится ребенок, рисуя по клеткам? Правильно держать карандаш, правильному алгоритму действий, счету, творческому подходу к делу, внимательности и усидчивости.
Постепенно стоит усложнять графику рисунка и вводить цвета. Ребенок может сам выбирать цветовое решения, тем самым развивая чувство цвета и цветовых сочетаний. К слову, такое рисование помогает выявить, творческие способности детей.
Рисунки по клеточкам легкие и сложные для девочек и для мальчиков
То, что рисунки по клеточкам или арт пиксель — занятие полезное вы уже поняли. При выборе рисунков их можно подобрать по интересам, отдельно для девочек и отдельно для мальчиков. С помощью этой техники рисования вы можете, даже не обладая навыками рисования воплотить на листке все, что захотите.
Вот несколько примеров рисунков для мальчиков.
А такие рисунки на листке в клеточку сможет нарисовать любая девочка.
Рисунки для личного дневника

Что такое личный дневник? Для кого-то это способ самовыражения, для кого-то фиксация событий происходящих в его жизни, личная оценка этих событий, людей, происшествий. Кто-то записывает внезапно посетившие его идеи и мысли. Личные дневники ведут многие люди — мальчишки, девчонки, взрослые женщины и мужчины.
Некоторые события, происходящие в жизни великих людей стали известны из их личных дневников. Часто записи в личных дневниках сопровождались иллюстрациями, нарисованными авторами. К слову, такие иллюстрации великих людей часто становились раритетными и помогали раскрыть более глубоко личность этого человека.
А если к рисованию нет таланта, а выразить свои эмоции хочется не только посредством слов, но и рисунка? И как же в этом случае проиллюстрировать свои записи? В этом случае на помощь могут прийти рисунки по клеточкам. Рисовать их просто и для этого не требуется ничего кроме листка в клетку и карандаша. Можно воспользоваться уже готовыми рисунками. Перенесите их в свой личный дневник следующим способом:
сделать сетку из клеточек на выбранном рисунке
в тетрадке (дневнике) начертить такую же сетку по количеству клеток (клетки могут быть другого размера – больше или меньше)
начать перенос изображения из каждой клеточки на выбранном рисунке в такую же клетку на листке

В интернете есть множество примеров рисунков по клеточкам – вам надо только выбрать и нарисовать.
Какими рисунками «оживить» личный дневник – решать вам. Чуть ниже приведено несколько интересных рисунков по клеткам.
Пусть дети рисуют, творят, фантазируют! Не каждый из них станет художником, но рисование доставит им удовольствие, они познают радость творчества, научаться видеть прекрасное в обычном. Пусть они растут с душой художника!

В школе часто ребята украшают свои тетради в клеточку разнообразными рисунками. Это могут быть переплетенные цветные косички, орнаменты, рисунки по клеточкам. Предлагаю вам подборку шаблонов таких узоров и рисунков для украшения ваших тетрадок.

Рисунки по клеточкам

С помощью цветных карандашей или фломастеров можно нарисовать в тетради (или в личном дневнике) красивый рисунок. Например, вот такого очаровательного котенка.

По клеточкам можно рисовать что угодно. Вот еще рисунок, на котором из яблока получается огрызок. Правда забавно?

По клеточкам можно рисовать даже героев компьютерных игр.

Поклонникам мягких игрушек и мишек Тедди — вот такой милый мишка по клеточкам.

Косички и орнаменты для тетрадей в клеточку

Кроме рисунков можно красиво оформлять поля тетрадей в клеточку. Самые простые — это косички. Смотрите как они легко рисуются по клеточкам.

Кроме косичек можно делать очень оригинальные цветные орнаменты. Вот орнамент с сердечками и простые орнаменты на 3 клетки.

Можно не просто рисовать узоры по клеточкам, но и раскрашивать их в разные цвета. Посмотрите какие красивые получаются орнаменты, если добавить красок!

А кроме обычных узоров по клеточкам можно добавить плавных линий и тогда получится шедевр.

Вы можете не только перерисовывать готовые узоры, но и придумывать свои уникальные орнаменты. Попробуйте, это очень интересно рисовать узор на тетрадках в клеточку!

Рисунки по клеточкам — удивительный способ отдохнуть с пользой

Скажите, какие ассоциации возникают у вас, когда вы слышите слово «диктант»? Скорее всего, что-то скучное и монотонное — вам говорят, вы пишите. Скучно и неинтересно. А ведь можно превратить написание диктанта в увлекательную игру! Как это сделать? Вот об этом мы сейчас поговорим.

Что такое графический диктант по клеточкам

Диктант по клеточкам — это не просто диктант. Скорее всего, это игровое упражнение в увлекательной форме, где ребенок может почувствовать себя немного волшебником. Ведь обычные черточки по клеточкам превращаются в различные картинки.

Интрига заключается в том, что ваш малыш даже не догадывается, что должно получиться! Это может быть просто геометрическая фигура, а может — персонаж из сказки, всё зависит от степени сложности.

Весь диктант представляет собой рисование коротких палочек длиною в клеточку по заданному направлению в обычной тетрадке. Когда диктант закончится, на бумаге четко просматривается какой-то рисунок или фигурка. Но это изображение появляется только тогда, когда ваш малыш внимательно слушал инструкцию и вел линию по клеточкам правильно, без ошибок. Чем не чудо!

Из беспорядочных, казалось, линий, которые ребёнок ведёт в разных направлениях, появляется забавная картинка или образ, который можно с легкостью узнать и обыграть или разукрасить. Дети бывают в восторге, что, через каких-то 6-8 минут, на листке появляются мишка, зайчик или экскаватор. К тому же, эти полезные занятия детишки воспринимают не как урок, а как интереснейшую игру.

Варианты графических диктантов по клеточкам

Ребенку предлагается нарисовать картинку по образцу. С этого задания можно начинать занятия по овладению умением написания графических диктантов. Этот вид для дошкольника привычнее и удобнее, так как он в любой момент своей работы имеет возможность сравнить свое изображение с образцом.

Как известно, детям нравиться дорисовывать фигурки по симметрии. Поэтому можно предложить ребенку одну половину симметричного изображения, а вторую он будет дорисовать самостоятельно.

Ребенок должен нарисовать рисунок по уже заданному порядку линий. На деле ему предлагается схема, на которой стрелочки показывают направление движения линии, а цифра — количество клеток, на которое надо произвести это движение по клеточкам. Упражнение выглядит следующим образом, 3 ↑, 3 →, 3 ↓, 3 ←. В итоге должен получиться квадрат.

Ребенок выполняет упражнение под диктовку взрослого. В этом случае малышу надо воспринимать инструкцию только опираясь на слух, т.е. надо внимательно выслушать и запомнить информацию, сориентироваться на листе бумаги, а потом уже нарисовать линию в соответствии с заданным направлением.

Ребенок начинает выполнять упражнение, слушая взрослого. Когда у него получается видимое изображение, он начинает действовать самостоятельно, опираясь на свой же рисунок.

Нарисовать у себя на листе фигуру или рисунок, показать ребенку, чтобы он хорошо рассмотрел и запомнил его, потом убрать из виду и предложить воспроизвести на память. В конце сравнить изображение друг с другом. Также дошкольнику можно усложнить задание и предложить выполнять его вслух, проговаривая направление движения линий.

Попросить ребенка увеличить или уменьшить образец по клеточкам.

Предложить малышу поменяться местами, он сам придумывает образец и диктует его взрослому.
Вы теперь убедились, что вариантов много, выбирайте любой, но не забывайте, что надо придерживаться принципа «от простого к сложному».

Польза графических диктантов

Эти увлекательные задания многому научат вашего ребенка — сосредоточенно слушать инструкцию и действовать четко по ней, быть усидчивым и терпеливым, доводить свою деятельность до конца, а, самое главное, учат учиться. Кроме того, у вашего ребенка развиваются:

зрительное и слуховое восприятие;

память;

мелкая моторика рук;

графические навыки;

разговорная речь;

произвольное внимание;

внимательность;

пространственное мышление;

творческое воображение;

координация движений;

кругозор;

умение анализировать;

умение преодолевать препятствия;

позитивное отношение к учёбе;

самостоятельность.

Рисунки по клеточкам — это просто отличный способ скоротать время с пользой.

Этим можно заниматься как дома, сидя на диване, предварительно подложив какую-нибудь твердую поверхность. Либо даже на вокзале в ожидании поезда или другого вида транспорта.

Ничего особенного для этой техники рисования не нужно. Достаточно обычного карандаша или ручки и листа (а лучше тетрадки потолще, если планируете растянуть удовольствие) обязательно в клеточку.

Чтобы рисовать по клеточкам совсем не нужно быть профессиональным художником. Даже новичок или ребенок дошкольного возраста могут нарисовать удивительные огромные картины, которые будут смотреться как будто их рисовал знаток своего дела.

Но для этого вида рисования требуется усидчивость и внимательность. Ведь очень даже нелегко не спутаться в выборе ряда клетки.

Для этого я кладу линеечку, просчитываю, сколько клеток нужно отступить и рисую в ряд. А потом линейку опускаю или поднимаю, в зависимости от того, от какого края — верхнего или нижнего — я рисую.

Можно рисовать по образцу, следуя инструкции или копируя линии. А можно придумывать свой шедевральный рисунок. Благо, фантазии у нас у всех хоть отбавляй.

Размер клеточек не должен быть слишком большим, но и не быть уж очень мизерным. 5 мм в обе стороны подойдет как нельзя лучше.

Графический диктант по клеточкам для дошкольников

Рисуя, мы развиваем творческие мыслительные процессы, воображение. Да и просто легко успокаиваемся, что в наше время, как вы знаете, очень актуально.

Что можно рисовать по клеточкам?

Да что угодно. Это могут быть просто какие-то легкие фигурки или значки. Или даже сложные рисунки, вплоть до изображения человека.

Я насобирала некоторые образцы на разных сайтах.

Можно начать рисовать по клеточкам именно с этих образцов, а потом вы уже втянетесь и сами наищете огромное количество образцов и схем для рисования по клеточкам.

Позднее можно вообще рисовать по клеточкам на миллиметровой бумаге. Получается реалистичное изображение. Кстати, чем мельче клеточки, тем шикарнее получается рисунок.

Рисунки, нарисованные по клеточкам, можно разукрашивать в разные цвета. Тогда они будут более привлекательны и реалистичны.

Клеточная биология

Cheek Cell Lab — наблюдайте за клетками щеки под микроскопом
Cheek Cell Virtual Lab — виртуальный вид клеток под микроскопом

Plant Cell Lab — наблюдение за луком и элодеей под микроскопом.
Plant Cell Lab Makeup — можно проводить дома или в библиотеке.
Plant Cell Virtual Lab — используйте виртуальный микроскоп для просмотра растительных клеток.

Сравнение растительных и животных клеток — рассматривает щечные и луковые клетки

Исследование: Какие существуют типы клеток — исследование различных типов клеток, щеки, крови, корня лука, листа

Investigation: Exploring Cells — следуйте по стопам известных ученых, таких как Гук и Ван Левенгук, рассматривая слайды из пробки, парамеций (анималкулов) и типичных образцов растений и животных.

Animal Cell Coloring — окраска типичной животной клетки
Plant Cell Coloring — окраска типичной растительной клетки
Prokaryote Coloring — окраска типичной бактериальной клетки
Cell City Analogy — сравнение клетки с городом
Cells Alive (Интернет) — просмотр клеток на Интернет
Cell Model — создайте ячейку из предметов домашнего обихода и кухни, включенная рубрика
Cell Research & Design — исследуйте ячейки в Интернете, используйте компьютер для создания своей собственной ячейки
Cell Rap — песня или стихотворение для описания частей ячейки

Маркировка частей клетки — сложный рисунок, показывающий клетки растений и животных, а также синтез белка
Маркировка клеток — сравнение простых рисунков клеток и сложных диаграмм клеток

Почему клетки такие маленькие? — измерить площадь поверхности и объем ящиков как ячейку модели

Cell Size Experiment — используйте агар и основное решение, чтобы проиллюстрировать, как быстро жидкости могут диффундировать в клетку, в зависимости от размера клетки

Размножение клеток

Митоз в луке — просмотр изображения, определение стадий митоза в каждой из клеток
Ярлык клеточного цикла — метка изображения стадий митоза, идентификация частей клетки, таких как центриоль и веретено
Лаборатория корней лука — просматривать реальные клетки под микроскопом, требуется лабораторное оборудование и подготовленные слайды.
Лук и сиг — просмотрите клетки, если вы пропустили классную лабораторию; виртуальная версия лаборатории митоза
Интернет-урок митоза — просмотр анимации митоза; вопросы
Интернет-урок по мейозу — просмотрите анимацию мейоза, сравните с митозом
Вырезание и вставка клеточного цикла — учащиеся расставляют слова и рисуют стрелки, чтобы проиллюстрировать митоз

Рак: клетки, вышедшие из-под контроля — статья, описывающая, как клеточный цикл соотносится с раком, включает вопросы

Осмос и диффузия

Диффузия — модель диффузии с использованием полиэтиленового мешка, йода и химического стакана.В этой статье объясняется, что происходит.

Транспортировка через клеточную мембрану — простая диаграмма показывает, как молекулы проникают в клетку посредством диффузии, облегченной диффузии и осмоса

изображений клеточной мембраны — работайте в группах для создания подписей и заголовков для изображений, изображающих клеточную мембрану и транспорт через нее.

Пример из практики: Муковисцидоз — для AP Biology, исследует роль белков клеточной мембраны в очищении легких от слизи.

Наблюдение за осмосом — используйте яйцо, уксус, кукурузный сироп, потребуется несколько дней
Соль и элодея — быстрая лаборатория для наблюдения за воздействием соленой воды на клетки элодеи

Кроссворд по диффузии и осмосу — обзор словаря
Руководство по диффузии и осмосу — с вопросами, определениями и изображениями

Осмос в клетках — AP Lab 1, модифицированный, с использованием диализных трубок и растворов сахара для наблюдения за движением воды

Клеточное дыхание и фотосинтез

Модель фотосинтеза и дыхания — изображение показывает, что эти два процесса связаны; студенты отвечают на вопросы, связанные с графиком

Окрашивание хемиосмоса — окраска мембраны и этапов производства АТФ
Преобразование световой энергии в химическую энергию — этикетка с изображением фотосистем I и II

Концептуальная карта клеточного дыхания — карта этапов клеточного дыхания
Клеточное дыхание — Лаборатория биологии AP с использованием гороха и респираторов
Виртуальная лаборатория клеточного дыхания — Лаборатория AP, которую можно проводить онлайн
Пример
: Убийства с цианидом — исследует клеточное дыхание и почему нам нужен кислород

Растительные пигменты — AP Lab 4, модифицированная
Моделирование фотосинтеза — используйте симулятор онлайн для настройки параметров освещения и сбора данных о производстве АТФ
Моделирование фотосинтеза — этот симулятор использует свет и различные уровни углекислого газа для изучения скорости фотосинтеза, заменяет симулятор водорослей
Photosynthesis Lab — AP Lab, использует листья шпината и свет для измерения скорости фотосинтеза.Пузырьки кислорода заставляют листовые диски плавать, когда они подвергаются воздействию света.

Биохимия

Кислоты и основания — основная окраска, показывающая, как вода диссоциирует на ионы, шкала pH

Enzyme Lab — используйте печень, чтобы показать, как каталаза расщепляет перекись водорода на кислород и воду, пузырьки используются для измерения реакции при различных температурах.

Virtual Enzyme Lab — этот симулятор позволяет пользователю изменять концентрацию субстрата и уровень pH, а затем наблюдать за скоростью реакции.

Органические соединения — концептуальная карта, студенты заполняют термины, связанные с органической химией (углеводы, нуклеотиды и т. Д.

эукариотических клеток | Безграничная биология

Характеристики эукариотических клеток

Эукариотическая клетка имеет истинно связанное с мембраной ядро и другие мембранные органеллы, которые обеспечивают компартментализацию функций.

Цели обучения

Опишите строение эукариотических клеток

Основные выводы

Ключевые моменты

Эукариотические клетки больше прокариотических клеток и имеют «истинное» ядро, мембраносвязанные органеллы и палочковидные хромосомы.

Ядро содержит ДНК клетки и управляет синтезом белков и рибосом.

Митохондрии отвечают за производство АТФ; эндоплазматический ретикулум модифицирует белки и синтезирует липиды; а в аппарате Гольджи происходит сортировка липидов и белков.

Пероксисомы осуществляют реакции окисления, которые расщепляют жирные кислоты и аминокислоты и выводят токсины из ядов; везикулы и вакуоли функционируют при хранении и транспортировке.

В клетках животных есть центросома и лизосомы, а в клетках растений их нет.

Растительные клетки имеют клеточную стенку, большую центральную вакуоль, хлоропласты и другие специализированные пластиды, тогда как у животных клеток нет.

Ключевые термины

эукариот : Имеющие сложные клетки, в которых генетический материал организован в мембраносвязанные ядра.

органелла : Специализированная структура внутри клеток, которая выполняет определенный жизненный процесс (например, рибосомы, вакуоли).

фотосинтез : процесс, с помощью которого растения и другие фотоавтотрофы производят углеводы и кислород из углекислого газа, воды и световой энергии в хлоропластах

Структура эукариотической клетки

Подобно прокариотической клетке, эукариотическая клетка имеет плазматическую мембрану, цитоплазму и рибосомы.Однако, в отличие от прокариотических клеток, эукариотические клетки имеют:

мембраносвязанное ядро

многочисленные мембраносвязанные органеллы (включая эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, хлоропласты и митохондрии)

несколько палочковидных хромосом

Поскольку ядро эукариотической клетки окружено мембраной, часто говорят, что у нее есть «истинное ядро». Органеллы (что означает «маленький орган») выполняют особые клеточные роли, так же как органы вашего тела выполняют особые роли.Они позволяют разделить разные функции на разные части клетки.

Ядро и его структуры

Обычно ядро является наиболее заметной органеллой в клетке. У эукариотических клеток есть истинное ядро, что означает, что ДНК клетки окружена мембраной. Следовательно, ядро содержит ДНК клетки и направляет синтез белков и рибосом, клеточных органелл, ответственных за синтез белка. Ядерная оболочка представляет собой структуру с двойной мембраной, которая составляет самую внешнюю часть ядра.И внутренняя, и внешняя мембраны ядерной оболочки представляют собой бислои фосфолипидов. Ядерная оболочка перемежается порами, которые контролируют прохождение ионов, молекул и РНК между нуклеоплазмой и цитоплазмой. Нуклеоплазма — это полутвердая жидкость внутри ядра, где мы находим хроматин и ядрышко. Более того, хромосомы — это структуры в ядре, состоящие из ДНК, генетического материала. У прокариот ДНК организована в единую кольцевую хромосому.У эукариот хромосомы представляют собой линейные структуры.

Эукариотическое ядро : ядро хранит хроматин (ДНК плюс белки) в гелеобразной субстанции, называемой нуклеоплазмой. Ядрышко — это конденсированная область хроматина, в которой происходит синтез рибосом. Граница ядра называется ядерной оболочкой. состоит из двух фосфолипидных бислоев: внешней мембраны и внутренней мембраны. Ядерная мембрана является продолжением эндоплазматического ретикулума. Ядерные поры позволяют веществам входить и выходить из ядра.

Другие мембраносвязанные органеллы

Митохондрии — это овальные органеллы с двойной мембраной, которые имеют собственные рибосомы и ДНК. Эти органеллы часто называют «энергетическими фабриками» клетки, потому что они ответственны за выработку аденозинтрифосфата (АТФ), основной молекулы, несущей энергию клетки, посредством клеточного дыхания. Эндоплазматический ретикулум модифицирует белки и синтезирует липиды, в то время как аппарат Гольджи — это место, где происходит сортировка, маркировка, упаковка и распределение липидов и белков.Пероксисомы — это маленькие круглые органеллы, окруженные одиночными мембранами; они проводят реакции окисления, расщепляющие жирные кислоты и аминокислоты. Пероксисомы также выводят токсины из многих ядов, которые могут попасть в организм. Везикулы и вакуоли — это мембранные мешочки, которые функционируют при хранении и транспортировке. Помимо того факта, что вакуоли несколько больше, чем везикулы, между ними существует очень тонкое различие: мембраны везикул могут сливаться либо с плазматической мембраной, либо с другими мембранными системами внутри клетки.Все эти органеллы находятся в каждой эукариотической клетке.

Клетки животных и клетки растений

Хотя все эукариотические клетки содержат вышеупомянутые органеллы и структуры, между животными и растительными клетками есть некоторые поразительные различия. Клетки животных имеют центросомы и лизосомы, а клетки растений — нет. Центросома — это центр организации микротрубочек, расположенный рядом с ядрами клеток животных, в то время как лизосомы заботятся о пищеварительном процессе клетки.

Клетки животных : Несмотря на их фундаментальное сходство, между клетками животных и растений существуют поразительные различия.Клетки животных имеют центриоли, центросомы и лизосомы, а клетки растений — нет.

Кроме того, у растительных клеток есть клеточная стенка, большая центральная вакуоль, хлоропласты и другие специализированные пластиды, тогда как у животных клеток их нет. Клеточная стенка защищает клетку, обеспечивает структурную поддержку и придает форму клетке, в то время как центральная вакуоль играет ключевую роль в регулировании концентрации воды в клетке при изменении условий окружающей среды. Хлоропласты — это органеллы, осуществляющие фотосинтез.

Клетки растений : Клетки растений имеют клеточную стенку, хлоропласты, плазмодесмы и пластиды, используемые для хранения, и большую центральную вакуоль, тогда как клетки животных не имеют.

Плазменная мембрана и цитоплазма

Плазматическая мембрана состоит из фосфолипидного бислоя, который регулирует концентрацию веществ, которые могут проникать в клетку.

Цели обучения

Объясните структуру и назначение плазматической мембраны клетки

Основные выводы

Ключевые моменты

Все эукариотические клетки имеют окружающую плазматическую мембрану, также известную как клеточная мембрана.

Плазматическая мембрана состоит из фосфолипидного бислоя со встроенными белками, который отделяет внутреннее содержимое клетки от окружающей среды.

Только относительно небольшие неполярные материалы могут легко перемещаться через липидный бислой плазматической мембраны.

Пассивный транспорт — это движение веществ через мембрану, которое не требует использования энергии, в то время как активный транспорт — это перемещение веществ через мембрану с использованием энергии.

Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану вниз по градиенту ее концентрации; это происходит, когда существует дисбаланс растворенных веществ вне клетки по сравнению с внутри клетки.

Ключевые термины

фосфолипид : любой липид, состоящий из диглицерида в сочетании с фосфатной группой и простой органической молекулой, такой как холин или этаноламин; они являются важными составляющими биологических мембран

гипертонический : имеющий большее осмотическое давление, чем другой

гипотонический : имеющий более низкое осмотическое давление, чем другое; клетка в этой среде заставляет воду попадать в клетку, вызывая ее набухание.

Плазменная мембрана

Несмотря на различия в структуре и функциях, все живые клетки в многоклеточных организмах имеют окружающую плазматическую мембрану (также известную как клеточная мембрана). Поскольку внешний слой вашей кожи отделяет ваше тело от окружающей среды, плазматическая мембрана отделяет внутреннее содержимое клетки от внешней среды. Плазматическая мембрана может быть описана как бислой фосфолипидов со встроенными белками, которые контролируют прохождение органических молекул, ионов, воды и кислорода в клетку и из нее.Отходы (такие как углекислый газ и аммиак) также покидают клетку, проходя через мембрану.

Эукариотическая плазменная мембрана : Эукариотическая плазматическая мембрана представляет собой фосфолипидный бислой с включенными в него белками и холестерином.

Клеточная мембрана представляет собой чрезвычайно гибкую структуру, состоящую в основном из двух соседних листов фосфолипидов. Холестерин, который также присутствует, способствует текучести мембраны. Одиночная молекула фосфолипида состоит из полярной фосфатной «головы», которая является гидрофильной, и неполярного липидного «хвоста», которая является гидрофобной.Ненасыщенные жирные кислоты приводят к изгибам гидрофобных хвостов. Фосфолипидный бислой состоит из двух фосфолипидов, расположенных хвост к хвосту. Гидрофобные хвосты соединяются друг с другом, образуя внутреннюю часть мембраны. Полярные головки контактируют с жидкостью внутри и снаружи ячейки.

Фосфолипидный бислой : фосфолипидный бислой состоит из двух смежных слоев фосфолипидов, расположенных хвостом к хвосту. Гидрофобные хвосты соединяются друг с другом, образуя внутреннюю часть мембраны.Полярные головки контактируют с жидкостью внутри и снаружи ячейки.

Основная функция плазматической мембраны — регулировать концентрацию веществ внутри клетки. Эти вещества включают ионы, такие как Ca ⁺⁺, Na ⁺, K ⁺ и Cl ^—; питательные вещества, включая сахара, жирные кислоты и аминокислоты; и продукты жизнедеятельности, особенно диоксид углерода (CO ₂), которые должны покидать ячейку.

Двухслойная липидная структура мембраны обеспечивает клетке контроль доступа за счет проницаемости.Фосфолипиды плотно упакованы вместе, в то время как мембрана имеет гидрофобную внутреннюю часть. Эта структура делает мембрану избирательно проницаемой. Мембрана, обладающая избирательной проницаемостью, позволяет без посторонней помощи проходить через нее только веществам, отвечающим определенным критериям. В случае плазматической мембраны только относительно небольшие неполярные материалы могут перемещаться через липидный бислой (помните, липидные хвосты мембраны неполярны). Некоторыми примерами этих материалов являются другие липиды, кислород и углекислый газ, а также спирт.Однако водорастворимые материалы, такие как глюкоза, аминокислоты и электролиты, нуждаются в некоторой помощи для прохождения через мембрану, потому что они отталкиваются гидрофобными хвостами фосфолипидного бислоя.

Транспортировка через мембрану

Все вещества, которые проходят через мембрану, делают это одним из двух общих методов, которые классифицируются в зависимости от того, требуется ли энергия. Пассивный (не требующий энергии) транспорт — это перемещение веществ через мембрану без затрат клеточной энергии.Во время этого типа транспорта материалы перемещаются за счет простой диффузии или облегченной диффузии через мембрану вниз по градиенту их концентрации. Вода проходит через мембрану в процессе диффузии, называемом осмосом. Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану вниз по градиенту ее концентрации. Это происходит, когда существует дисбаланс растворенных веществ вне клетки по сравнению с внутри клетки. Раствор с более высокой концентрацией растворенных веществ называется гипертоническим, а раствор с более низкой концентрацией растворенных веществ — гипотоническим.Молекулы воды будут диффундировать из гипотонического раствора в гипертонический раствор (если на них не действуют гидростатические силы).

Осмос : Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану вниз по градиенту ее концентрации. Если мембрана проницаема для воды, но не для растворенного вещества, вода выровняет свою концентрацию, диффундируя в сторону более низкой концентрации воды (и, следовательно, в сторону более высокой концентрации растворенного вещества). В стакане слева раствор с правой стороны мембраны гипертонический.

В отличие от пассивного транспорта, активный (требующий энергии) транспорт — это перемещение веществ через мембрану с использованием энергии аденозинтрифосфата (АТФ). Энергия расходуется, чтобы способствовать движению материала через мембрану в направлении против градиента их концентрации. Активный транспорт может происходить с помощью протеиновых насосов или везикул. Другой формой этого типа транспорта является эндоцитоз, при котором клетка окружает внеклеточные материалы, используя свою клеточную мембрану.Противоположный процесс известен как экзоцитоз. Здесь клетка экспортирует материал с помощью везикулярного транспорта.

Цитоплазма

Плазматическая мембрана клетки также помогает удерживать цитоплазму клетки, которая обеспечивает гелеобразную среду для органелл клетки. В цитоплазме происходит большинство клеточных процессов, включая метаболизм, сворачивание белков и внутреннюю транспортировку.

Ядро и рибосомы

Обнаруженное в эукариотических клетках ядро содержит генетический материал, который определяет всю структуру и функцию этой клетки.

Цели обучения

Объясните назначение ядра в эукариотических клетках

Основные выводы

Ключевые моменты

Ядро содержит ДНК клетки и направляет синтез рибосом и белков.

Ядрышко находится в нуклеоплазме и представляет собой конденсированную область хроматина, в которой происходит синтез рибосом.

Хроматин состоит из ДНК, обернутой вокруг гистоновых белков, и хранится в нуклеоплазме.

Рибосомы — это большие комплексы белка и рибонуклеиновой кислоты (РНК), ответственные за синтез белка при транскрибировании ДНК из ядра.

Ключевые термины

гистон : любой из различных простых водорастворимых белков, которые богаты основными аминокислотами лизином и аргинином и образуют комплекс с ДНК в нуклеосомах эукариотического хроматина

ядрышко : заметное округлое не связанное с мембраной тело в ядре клетки

хроматин : комплекс ДНК, РНК и белков в ядре клетки, из которого хромосомы конденсируются во время деления клетки

Ядро

Одним из основных различий между прокариотическими и эукариотическими клетками является ядро.Как обсуждалось ранее, у прокариотических клеток отсутствует организованное ядро, в то время как эукариотические клетки содержат связанные с мембраной ядра (и органеллы), в которых находится ДНК клетки и которые направляют синтез рибосом и белков.

Ядро хранит хроматин (ДНК плюс белки) в гелеобразном веществе, называемом нуклеоплазмой. Чтобы понять хроматин, полезно сначала рассмотреть хромосомы. Хроматин описывает материал, из которого состоят хромосомы, структуры ядра, состоящие из ДНК, наследственного материала.Возможно, вы помните, что у прокариот ДНК организована в единую кольцевую хромосому. У эукариот хромосомы представляют собой линейные структуры. Каждый вид эукариот имеет определенное количество хромосом в ядрах клеток своего тела. Например, у человека число хромосом 46, а у дрозофилы — восемь. Хромосомы видны и отличимы друг от друга только тогда, когда клетка готовится к делению. Чтобы организовать большое количество ДНК в ядре, к хромосомам прикрепляются белки, называемые гистонами; ДНК оборачивается вокруг этих гистонов, образуя структуру, напоминающую бусинки на нитке.Эти комплексы белок-хромосома называются хроматином.

ДНК высокоорганизована : На этом изображении показаны различные уровни организации хроматина (ДНК и белок). Вдоль нитей хроматина, размотанных комплексов белок-хромосома, мы находим ДНК, обернутую вокруг набора гистоновых белков.

Ядро хранит наследственный материал клетки : Ядро является центром управления клеткой. Ядро живых клеток содержит генетический материал, который определяет всю структуру и функции этой клетки.

Нуклеоплазма — это также то место, где мы находим ядрышко. Ядрышко — это конденсированная область хроматина, в которой происходит синтез рибосом. Рибосомы, большие комплексы белка и рибонуклеиновой кислоты (РНК), являются клеточными органеллами, ответственными за синтез белка. Они получают свои «приказы» на синтез белка из ядра, где ДНК транскрибируется в информационную РНК (мРНК). Эта мРНК перемещается к рибосомам, которые переводят код, обеспечиваемый последовательностью азотистых оснований в мРНК, в определенный порядок аминокислот в белке.

Рибосомы отвечают за синтез белка : Рибосомы состоят из большой субъединицы (вверху) и маленькой субъединицы (внизу). Во время синтеза белка рибосомы собирают аминокислоты в белки.

Наконец, граница ядра называется ядерной оболочкой. Он состоит из двух фосфолипидных бислоев: внешней мембраны и внутренней мембраны. Ядерная мембрана является продолжением эндоплазматической сети, в то время как ядерные поры позволяют веществам входить в ядро и выходить из него.

Митохондрии

Митохондрии — это органеллы, которые отвечают за выработку аденозинтрифосфата (АТФ), основной молекулы, переносящей энергию в клетке.

Цели обучения

Объясните роль митохондрий.

Основные выводы

Ключевые моменты

Митохондрии содержат собственные рибосомы и ДНК; В сочетании с их двойной мембраной эти особенности предполагают, что когда-то они могли быть свободноживущими прокариотами, которые были поглощены более крупной клеткой.

Митохондрии играют важную роль в клеточном дыхании за счет производства АТФ с использованием химической энергии, содержащейся в глюкозе и других питательных веществах.

Митохондрии также ответственны за образование кластеров железа и серы, которые являются важными кофакторами многих ферментов.

Ключевые термины

альфа-протеобактерии : таксономический класс в пределах филума Proteobacteria — фототропные протеобактерии.

аденозинтрифосфат : многофункциональный нуклеозидтрифосфат, используемый в клетках в качестве кофермента, часто называемый «молекулярной единицей энергетической валюты» при внутриклеточном переносе энергии

кофактор : неорганическая молекула, необходимая для функционирования фермента

Одним из основных отличий прокариот от эукариот является наличие митохондрий.Митохондрии — это двухмембранные органеллы, содержащие собственные рибосомы и ДНК. Каждая мембрана представляет собой бислой фосфолипидов, залитый белками. Эукариотические клетки могут содержать от одной до нескольких тысяч митохондрий, в зависимости от уровня потребления энергии клеткой. Каждая митохондрия имеет длину от 1 до 10 микрометров (или больше) и существует в клетке в виде органеллы, которая может быть яйцевидной, червеобразной или сложно разветвленной.

Структура митохондрий

Большинство митохондрий окружены двумя мембранами, что могло бы произойти, когда один мембраносвязанный организм был поглощен вакуолью другим мембраносвязанным организмом.Внутренняя мембрана митохондрий обширна и включает значительные складки, называемые кристами, которые напоминают текстурированную внешнюю поверхность альфа-протеобактерий. Матрикс и внутренняя мембрана богаты ферментами, необходимыми для аэробного дыхания.

Структура митохондрий : На этой электронной микрофотографии показана митохондрия в просвечивающем электронном микроскопе. Эта органелла имеет внешнюю мембрану и внутреннюю мембрану. Внутренняя мембрана содержит складки, называемые кристами, которые увеличивают площадь ее поверхности.Пространство между двумя мембранами называется межмембранным пространством, а пространство внутри внутренней мембраны называется митохондриальным матриксом. Синтез АТФ происходит на внутренней мембране.

Митохондрии имеют собственную (обычно) кольцевую хромосому ДНК, которая стабилизируется за счет прикрепления к внутренней мембране и несет гены, аналогичные генам, экспрессируемым альфа-протеобактериями. Митохондрии также имеют особые рибосомы и передающие РНК, которые напоминают эти компоненты у прокариот.Все эти особенности подтверждают гипотезу о том, что митохондрии когда-то были свободноживущими прокариотами.

Функция митохондрий

Митохондрии часто называют «электростанциями» или «энергетическими фабриками» клетки, потому что они ответственны за выработку аденозинтрифосфата (АТФ), основной молекулы, несущей энергию в клетке. АТФ представляет собой кратковременную запасенную энергию клетки. Клеточное дыхание — это процесс производства АТФ с использованием химической энергии, содержащейся в глюкозе и других питательных веществах.В митохондриях этот процесс использует кислород и производит углекислый газ в качестве побочного продукта. Фактически, углекислый газ, который вы выдыхаете при каждом вдохе, возникает в результате клеточных реакций, которые производят углекислый газ в качестве побочного продукта.

Важно отметить, что в мышечных клетках очень высокая концентрация митохондрий, производящих АТФ. Вашим мышечным клеткам нужно много энергии, чтобы ваше тело двигалось. Когда ваши клетки не получают достаточно кислорода, они не производят много АТФ. Вместо этого небольшое количество АТФ, которое они производят в отсутствие кислорода, сопровождается образованием молочной кислоты.

Помимо аэробной генерации АТФ, митохондрии выполняют несколько других метаболических функций. Одна из этих функций — генерировать кластеры железа и серы, которые являются важными кофакторами многих ферментов. Такие функции часто связаны с уменьшением происходящих из митохондрий органелл анаэробных эукариот.

Происхождение митохондрий

Есть две гипотезы о происхождении митохондрий: эндосимбиотическая и аутогенная, но в настоящее время наиболее признанной теорией является эндосимбиоз.Эндосимбиотическая гипотеза предполагает, что митохондрии изначально были прокариотическими клетками, способными реализовывать окислительные механизмы. Эти прокариотические клетки могли быть поглощены эукариотом и стали эндосимбионтами, живущими внутри эукариота.

Сравнение растительных и животных клеток

Хотя обе они являются эукариотическими клетками, существуют уникальные структурные различия между клетками животных и растений.

Цели обучения

Различать структуры, обнаруженные в клетках животных и растений

Основные выводы

Ключевые моменты

Центросомы и лизосомы обнаружены в клетках животных, но не существуют в клетках растений.

Лизосомы — это «мусоропровод» животных клеток, в то время как в растительных клетках та же функция выполняется в вакуолях.

Растительные клетки имеют клеточную стенку, хлоропласты и другие специализированные пластиды, а также большую центральную вакуоль, которых нет в клетках животных.

Стенка ячейки представляет собой жесткое покрытие, которое защищает ячейку, обеспечивает структурную поддержку и придает форму ячейке.

Хлоропласты, обнаруженные в клетках растений, содержат зеленый пигмент, называемый хлорофиллом, который улавливает световую энергию, которая управляет реакциями фотосинтеза растений.

Центральная вакуоль играет ключевую роль в регулировании концентрации воды в растительной клетке при изменении условий окружающей среды.

Ключевые термины

протист : любой из эукариотических одноклеточных организмов, включая простейших, слизистые плесени и некоторые водоросли; исторически сгруппированы в королевство Протоктисты.

автотроф : Любой организм, который может синтезировать пищу из неорганических веществ, используя тепло или свет в качестве источника энергии

гетеротроф : организм, которому требуется внешний источник энергии в виде пищи, так как он не может синтезировать свою собственную

Клетки животных и клетки растений

Каждая эукариотическая клетка имеет плазматическую мембрану, цитоплазму, ядро, рибосомы, митохондрии, пероксисомы и в некоторых случаях вакуоли; однако между клетками животных и растений существуют поразительные различия.В то время как и животные, и растительные клетки имеют центры организации микротрубочек (MTOC), животные клетки также имеют центриоли, связанные с MTOC: комплекс, называемый центросомой. Каждая клетка животных имеет центросому и лизосомы, тогда как клетки растений не имеют. У растительных клеток есть клеточная стенка, хлоропласты и другие специализированные пластиды, а также большая центральная вакуоль, тогда как у животных клеток нет.

Центросома

Центросома — это центр организации микротрубочек, расположенный рядом с ядрами клеток животных.Он содержит пару центриолей, две структуры, которые лежат перпендикулярно друг другу. Каждая центриоль представляет собой цилиндр из девяти троек микротрубочек. Центросома (органелла, из которой берут начало все микротрубочки) реплицируется перед делением клетки, и центриоли, по-видимому, играют определенную роль в притяжении дублированных хромосом к противоположным концам делящейся клетки. Однако точная функция центриолей в делении клеток не ясна, потому что клетки, у которых была удалена центросома, все еще могут делиться; и клетки растений, в которых отсутствуют центросомы, способны к клеточному делению.

Структура центросомы : Центросома состоит из двух центриолей, расположенных под прямым углом друг к другу. Каждая центриоль представляет собой цилиндр, состоящий из девяти троек микротрубочек. Белки нонтубулина (обозначенные зелеными линиями) удерживают триплеты микротрубочек вместе.

Лизосомы

В клетках животных есть еще один набор органелл, которых нет в клетках растений: лизосомы. Лизосомы — это «мусоропровод» клетки. В клетках растений пищеварительные процессы происходят в вакуолях.Ферменты в лизосомах способствуют расщеплению белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот и даже изношенных органелл. Эти ферменты активны при гораздо более низком pH, чем у цитоплазмы. Следовательно, pH в лизосомах более кислый, чем pH цитоплазмы. Многие реакции, происходящие в цитоплазме, не могут происходить при низком pH, поэтому преимущество разделения эукариотической клетки на органеллы очевидно.

Стена клетки

Стенка ячейки представляет собой жесткое покрытие, которое защищает ячейку, обеспечивает структурную поддержку и придает форму ячейке.Грибковые и протистанские клетки также имеют клеточные стенки. В то время как основным компонентом стенок прокариотических клеток является пептидогликан, основной органической молекулой в стенке растительных клеток является целлюлоза, полисахарид, состоящий из единиц глюкозы. Когда вы надкусываете сырые овощи, например сельдерей, они хрустят. Это потому, что вы зубами разрываете жесткие клеточные стенки клеток сельдерея.

Целлюлоза : Целлюлоза представляет собой длинную цепь молекул β-глюкозы, соединенных 1-4 связями. Пунктирные линии на каждом конце рисунка обозначают серию из гораздо большего количества единиц глюкозы.Размер страницы не позволяет изобразить целую молекулу целлюлозы.

Хлоропласты

Подобно митохондриям, хлоропласты имеют собственную ДНК и рибосомы, но хлоропласты выполняют совершенно другую функцию. Хлоропласты — это органеллы растительной клетки, которые осуществляют фотосинтез. Фотосинтез — это серия реакций, в которых для образования глюкозы и кислорода используются углекислый газ, вода и световая энергия. Это главное различие между растениями и животными; растения (автотрофы) способны производить себе пищу, как сахар, в то время как животные (гетеротрофы) должны принимать их пищу.

Подобно митохондриям, хлоропласты имеют внешнюю и внутреннюю мембраны, но внутри пространства, ограниченного внутренней мембраной хлоропласта, находится набор взаимосвязанных и уложенных друг на друга заполненных жидкостью мембранных мешочков, называемых тилакоидами. Каждый стек тилакоидов называется гранумом (множественное число = грана). Жидкость, заключенная во внутренней мембране, окружающей грану, называется стромой.

Структура хлоропласта : Хлоропласт имеет внешнюю мембрану, внутреннюю мембрану и мембранные структуры, называемые тилакоидами, которые сложены в грану.Пространство внутри тилакоидных мембран называется тилакоидным пространством. Реакции сбора света происходят в тилакоидных мембранах, а синтез сахара происходит в жидкости внутри внутренней мембраны, которая называется стромой.

Хлоропласты содержат зеленый пигмент, называемый хлорофиллом, который улавливает световую энергию, которая запускает реакции фотосинтеза. Как и в клетках растений, у фотосинтезирующих протистов также есть хлоропласты. Некоторые бактерии осуществляют фотосинтез, но их хлорофилл не относится к органеллам.

Центральная вакуоль

Центральная вакуоль играет ключевую роль в регулировании концентрации воды в клетках при изменении условий окружающей среды. Когда вы забываете полить растение на несколько дней, оно увядает. Это связано с тем, что когда концентрация воды в почве становится ниже, чем концентрация воды в растении, вода выходит из центральных вакуолей и цитоплазмы. По мере того как центральная вакуоль сжимается, клеточная стенка остается без поддержки. Эта потеря поддержки клеточных стенок растительных клеток приводит к увяданию растения.Центральная вакуоль также поддерживает расширение клетки. Когда центральная вакуоль содержит больше воды, клетка становится больше, не тратя много энергии на синтез новой цитоплазмы.

МОЗГ СОВЕРШЕННО ВНИЗ

Каждый нейронов в различных слои сетчатки «покрывают» область в вашем поле зрения. Эта область в космосе, где наличие соответствующего стимула изменит активность этого нейрона называется рецептивным поле этого нейрона.

Рецептивное поле одиночной фоторецепторной клетки, для Например, можно сказать, что он ограничен крошечным пятном свет в пределах вашего поля зрения, который соответствует к точному местоположению этого фоторецептора на вашей сетчатке. Но в каждом последующем слое сетчатки рецептивный поля становятся все более сложными, и они становятся даже более сложный, когда речь идет о нейронах зрительного кора.

Вот пример такой сложности. Восприимчивый поля биполярных клеток имеют округлую форму. Но центр и окружающая область каждого круга работают противоположно пути: луч света, попадающий в центр поля имеет эффект, противоположный тому, который попадает в область окружающий его (известный как «окружение»).

На самом деле существует два типа биполярных клеток, различающих кстати, они реагируют на свет в центрах своего рецептивные поля.Они называются ячейками ON-центра и Нецентральные ячейки.

Если световой раздражитель приложен к центру биполярного рецептивное поле клеток имеет возбуждающее воздействие на эту клетку, в результате чего она становится деполяризованной, это ячейка ON-center. Луч света, который падает только на окружении, однако, будет противоположное действие на такую клетку, тормозящее (гиперполяризующее) Это.

Другой вид биполярных ячеек, внецентровых ячеек, отображать в точности обратное поведение: свет на центр поля имеет тормозной (гиперполяризующий) эффект, в то время как свет вокруг имеет возбуждающий (деполяризующий) эффект.

Сравнение одноклеточных и многоклеточных | Национальное географическое общество

Клетки функционируют по-разному в одноклеточных и многоклеточных организмах, но в каждом организме каждая клетка имеет специализированные клеточные структуры или органеллы, которых много.Эти органеллы отвечают за различные клеточные функции, такие как получение питательных веществ, выработка энергии и производство белков. Одноклеточные организмы состоят только из одной клетки, которая выполняет все функции, необходимые организму, в то время как многоклеточные организмы для функционирования используют множество разных клеток.

Одноклеточные организмы включают бактерии, протисты и дрожжи. Например, парамеций — это одноклеточный организм в форме тапочки, обитающий в воде пруда. Он принимает пищу из воды и переваривает ее в органеллах, известных как пищевые вакуоли.Питательные вещества из пищи проходят через цитоплазму к окружающим органеллам, помогая поддерживать работу клетки и, следовательно, организма.

Многоклеточные организмы состоят из более чем одной клетки, причем группы клеток дифференцируются, чтобы выполнять специализированные функции. У людей клетки дифференцируются на ранней стадии развития и становятся нервными клетками, клетками кожи, мышечными клетками, клетками крови и другими типами клеток. Различия в этих клетках легко наблюдать под микроскопом.Их структура связана с их функцией, то есть каждый тип клетки принимает определенную форму, чтобы лучше всего служить своей цели. У нервных клеток есть придатки, называемые дендритами и аксонами, которые соединяются с другими нервными клетками для движения мышц, отправки сигналов железам или регистрации сенсорных стимулов. Клетки наружной кожи образуют уплощенные стопки, защищающие тело от окружающей среды. Мышечные клетки — это тонкие волокна, которые собираются вместе для сокращения мышц.

Клетки многоклеточных организмов могут также выглядеть по-разному в зависимости от органелл, необходимых внутри клетки.Например, в мышечных клетках больше митохондрий, чем в большинстве других клеток, поэтому они могут легко производить энергию для движения; клеткам поджелудочной железы необходимо производить много белков и иметь больше рибосом и грубую эндоплазматическую сеть, чтобы удовлетворить эту потребность. Хотя все клетки имеют общие органеллы, количество и типы присутствующих органелл показывают, как функционирует клетка.

Двухтактная модель CORF простой клетки с противофазным ингибированием улучшает SNR и определение контуров

Abstract

Мы предлагаем вычислительную модель простой ячейки с двухтактным ингибированием, свойством, которое наблюдается во многих реальных простых ячейках.Он основан на существующей модели, называемой комбинацией воспринимающих полей или CORF для краткости. Модель CORF использует в качестве афферентных входов ответы клеток модели LGN с соответствующим образом выровненными рецептивными полями между центром и окружающим пространством и объединяет их выходные данные с взвешенным средним геометрическим. Выход предлагаемой модели простой клетки с двухтактным ингибированием, который мы называем двухтактным CORF, вычисляется как ответ модели клетки CORF, которая является селективной для стимула с предпочтительной ориентацией и предпочтительным контрастом минус доля ответ модели клетки CORF, которая реагирует на тот же самый стимул, но с контрастом напротив .Мы демонстрируем, что предлагаемая двухтактная модель CORF улучшает отношение сигнал / шум (SNR) и обеспечивает дополнительные свойства, которые наблюдаются в реальных простых ячейках, а именно разделение пространственной частоты и ориентации, а также зависимые от контраста изменения в настройке пространственной частоты. . Мы также демонстрируем эффективность предложенной двухтактной модели CORF в обнаружении контуров, что, как полагают, является основной биологической ролью простых клеток. Мы используем эталонные наборы данных RuG (40 изображений) и Berkeley (500 изображений) для изображений с естественными сценами и показываем, что предложенная модель превосходит, с очень высокой статистической значимостью, базовую модель CORF без ингибирования, модели на основе Габора с изотропным окружением. торможение и детектор края Canny.Предлагаемая нами двухтактная модель CORF способствует лучшему пониманию того, как визуальная информация обрабатывается в головном мозге, поскольку она дает возможность воспроизводить более широкий спектр свойств, проявляемых настоящими простыми клетками. В результате двухтактного ингибирования модель CORF демонстрирует улучшенное SNR, что является причиной более эффективного обнаружения контура.

Образец цитирования: Azzopardi G, Rodríguez-Sánchez A, Piater J, Petkov N (2014) Двухтактная модель CORF простой клетки с противофазным ингибированием улучшает SNR и определение контуров.PLoS ONE 9 (7): e98424. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0098424

Редактор: Луис М. Мартинес, CSIC-Univ Miguel Hernandez, Испания

Поступила: 3 февраля 2014 г .; Принято к печати: 2 мая 2014 г .; Опубликовано: 24 июля 2014 г.

Авторские права: © 2014 Azzopardi et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Финансирование: Авторы хотели бы поблагодарить TNO (Нидерландскую организацию прикладных научных исследований) за частичную поддержку исследовательских часов Джорджа Аззопарди. TNO не играла никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Введение

Визуальная информация имеет большое значение для людей и животных.У макак, например, 55% неокортекса посвящено обработке зрительной информации [1], это в 5-20 раз больше, чем ресурсы, предназначенные для любой другой сенсорной информации.

Исследования [2] — [4] были первым прорывом в понимании нейронов в области V1 зрительной коры. Они выделили три типа нейронов, которые назвали простыми, сложными и гиперкомплексными клетками. Их работа вдохновила многих исследователей на изучение и раскрытие свойств других типов нейронов в той же и других областях зрительной коры [5], [6].

Зрительную кору головного мозга можно понять как организованную в иерархию [7], которая состоит из слоев нейронов, выполняющих аналогичные, а также различные операции. Нейрофизиологи определили два основных пути обработки зрительной информации, так называемые дорсальные и вентральные потоки или, как их называют, пути «где» и «что» соответственно. Дорсальный поток отвечает за анализ движения и пространственное расположение, в то время как вентральный поток выполняет, по сути, обнаружение и распознавание объектов.Сложность нейрональной избирательности возрастает по мере продвижения вверх по иерархии. Например, в нижнем слое вентрального потока нейроны в области V1 реагируют на полосы и края, а также на пространственную частоту, цвет, движение и несоответствие, в то время как на более высоком уровне нейроны в области IT реагируют на целые объекты независимо от изменений. в расположении на сетчатке, размере стимула, контрасте, цвете и соотношении сторон (что связано с инвариантностью вращения deph) [8], [9].

Текущие результаты таких нейрофизиологических исследований послужили источником вдохновения для компьютерного моделирования того, как визуальная информация анализируется в мозгу.В течение последних трех десятилетий это было в центре внимания многих исследовательских групп в сообществе компьютерного зрения. Их работа может не только способствовать созданию более надежных методов, но и способствовать лучшему пониманию того, как мозг обрабатывает визуальную информацию. Вычислительная нейробиология и моделирование решают важные вопросы компьютерного зрения, имитируя зрительную систему человека, а также предоставляя основу для проверки гипотез о том, как работает зрительная кора. В [10] был предложен первый подход для моделирования некоторых свойств простых и сложных ячеек типа, описанного Хьюбелом и Визелем.Компьютерные нейробиологи добавили несколько уровней функциональности к этой новаторской работе. Некоторые из этих работ включают моделирование простых ячеек [11], а также моделирование иерархий простых и сложных ячеек [12]. В других работах были добавлены новые типы нейронов и функциональные возможности, такие как добавление латеральных связей для группировки контуров [13], [14] или нейронов, которые избирательны по форме [15], и это лишь некоторые из обширной библиографии по моделированию.

В этой работе мы сосредотачиваемся на нейронах в области V1, которые реагируют на края и полосы.Эти нейроны объединяют ответы клеток, которые находятся в латеральном коленчатом ядре (LGN), промежуточной области между глазом и зрительной корой. В области V1 есть три основных типа нейронов, которые реагируют на полосы и края, которые называются простыми, сложными и гиперкомплексными нейронами. Простой нейрон реагирует на полосу или край заданной ориентации в определенной позиции в своем рецептивном поле. Сложный нейрон также избирательно ориентирован, но его ответ инвариантен к расположению предпочтительного стимула в его рецептивном поле.Обычно его рассматривают как интеграцию ответов простых нейронов [3] или нейронов LGN [16]. Наконец, гиперкомплексные (также известные как клетки с остановкой на конце) чувствительны к окончанию ребер или стержней [17].

Класс простых клеток является наиболее изученным типом нейронов в нейрофизиологии, их подробные свойства хорошо известны сегодня. Помимо ориентационной селективности, они реагируют на решетки [5] и демонстрируют ширину полосы ориентации, инвариантную к контрасту стимула.Другое свойство, характерное для простых ячеек, называется подавлением перекрестной ориентации. Это означает, что если два стимула предъявляются одновременно, один с предпочтительной ориентацией, а другой с ортогональной ориентацией, ответ рассматриваемой простой клетки уменьшается с увеличением контраста ортогонально ориентированного стимула [18].

Хотя функция Габора 2D [11] приобрела особую популярность как модель простой ячейки, она не может воспроизвести настройку инвариантной ориентации и подавление перекрестной ориентации.В [19] была предложена новая вычислительная модель простой клетки, названная CORF (комбинация воспринимающих полей), которая демонстрирует эти два важных свойства. Авторы продемонстрировали, что модель CORF превосходит модель функции Габора в задаче обнаружения контуров [20]. Реакция этой модели CORF основана на возбуждающих синапсах за счет набора афферентных моделей LGN клеток, рецептивные поля которых коллинеарно выровнены.

Модель CORF принимает в качестве входных данных ответы группы ячеек модели LGN с центрально-окружающими рецептивными полями, которые выровнены вдоль ряда.Коллинеарное расположение рецептивных полей по центру на одной стороне и параллельно аналогичному коллинеарному расположению рецептивных полей вне центра с другой стороны определяет избирательность ориентации простой клетки модели CORF. Это согласуется с недавним исчерпывающим исследованием [21], которое обнаружило, что геометрическое расположение в визуальном пространстве популяционных рецептивных полей входов коленчатого тела может предсказывать доминирующую ориентацию и пространственные фазовые предпочтения простых клеток в кортикальном столбце.Отклик простой ячейки модели CORF вычисляется как средневзвешенное геометрическое значение афферентного входа LGN. Эта операция типа AND следует гипотезам Hubel и Wiesel [22], а также Marr и Hildreth [23] в том, что простая клетка срабатывает только тогда, когда активируются все афферентные клетки LGN с соответствующим образом выровненными рецептивными полями. Хотя биологический механизм, лежащий в основе, все еще остается открытым вопросом для исследований, операция типа И, предложенная в модели CORF, оказалась необходимой для достижения контрастно-инвариантной настройки ориентации и подавления перекрестной ориентации, поскольку они не могут быть воспроизведены операцией типа ИЛИ. .

Классическое рецептивное поле простой клетки — это область поля зрения, где присутствие визуального стимула с предпочтительным контрастом, размером и ориентацией запускает активацию соответствующей клетки. Например, простая ячейка, которая является селективной для вертикального края, имеет воспринимающее поле, которое разделено на две основные области, вертикально ориентированные и удлиненные, параллельные друг другу, называемые подобластями ВКЛ и ВЫКЛ. Он срабатывает, когда вертикальный край находится в пределах его воспринимающего поля, а светлая и темная части стимула соответствующим образом расположены в суб-областях ВКЛ и ВЫКЛ рецептивного поля соответственно.

В нейрофизиологии хорошо известно, что простые клетки получают так называемое противофазное или двухтактное ингибирование [24] — [29]. Двухтактный ответ простой клетки с классическим рецептивным полем достигается, когда два стимула предпочтительной ориентации, но противоположного контраста вызывают ответы противоположного знака; стимул предпочтительного контраста вызывает толкающую (положительную) реакцию, а стимул противоположного контраста вызывает тянущую (отрицательную) реакцию. Известно также, что некоторые простые клетки имеют неклассические рецептивные поля [30] — [33], которые получают торможение от своего окружения.В [34] была предложена вычислительная модель простой клетки с объемным торможением, основанная на функциях Габора.

Популярная модель двухтактной реакции простой клетки изображена на рис. 1. Хотя пока нет явных биологических доказательств вовлеченности проводников, она продолжает получать сильную нейрофизиологическую экспериментальную поддержку [24], [26], [ 34] — [40]. Он состоит из кортикального нейрона, который получает возбуждение от реле таламических клеток LGN с центрально-окружающими рецептивными полями предпочтительной полярности, а также ингибирование от другого коркового нейрона, который получает входные данные от клеток LGN с центрально-окружающими рецептивными полями противоположной полярности. .

Рисунок 1. Модель двухтактного торможения.

(a) Модель простой клетки (вверху), которая получает возбуждающий или push входной сигнал от клеток модели LGN с соответствующим образом выровненными рецептивными полями, и тормозной или pull входной сигнал от другого (нижнего) коркового нейрона, который получает входной сигнал от Клетки LGN с рецептивными полями противоположной полярности. Заштрихованные светлые и темно-серые области указывают на подобласти ВКЛ и ВЫКЛ соответственно в пределах рецептивных полей афферентных клеток модели LGN.Сплошные линии указывают на возбуждающие синаптические связи, а пунктирная линия — на тормозные синаптические связи. (б) Предпочтительный стимул, вызывающий максимальную реакцию на рассматриваемую модель.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0098424.g001

Имеются нейрофизиологические доказательства того, что двухтактное торможение является наиболее доминирующей формой торможения, воспринимаемого простыми клетками [26], [29], [41] — [43]. Этот тип торможения может быть настолько сильным, что может полностью подавить активацию простой клетки [41].Хотя упомянутая выше спекулятивная двухтактная модель с прямой связью была оценена с использованием экспериментальных данных в нейрофизиологии, насколько нам известно, она еще не реализована в качестве вычислительной модели и не оценивалась при обнаружении контуров, которое, как предполагается, играет биологическую роль. простых ячеек.

Мы предлагаем двухтактную модель CORF простой клетки с антифазным ингибированием, которая принимает в качестве входных данных ответы двух клеток модели CORF типа, предложенного в [19], одна с предпочтительной полярностью, а другая — с противоположной полярностью, и вычисляем его ответ как функция разницы между их ответами.Мы исследуем, проявляет ли двухтактная модель CORF следующие два биологических свойства: разделимость пространственной частоты и ориентации и чувствительность настройки пространственной частоты к контрасту [44], [45]. Кроме того, мы изучаем эффективность двухтактного подавления в отношении отношения сигнал / шум и в приложении для обнаружения контуров. Мы также сравниваем эту модель с другими биологически и небиологически вдохновленными операторами контура.

Работа организована следующим образом. Во-первых, мы представляем двухтактную модель CORF, а затем эксперименты, демонстрирующие, что она демонстрирует важные свойства простых клеток.Затем мы представляем экспериментальные результаты по обнаружению контуров для двух наборов эталонных данных изображений с естественными сценами. Наконец, мы обсуждаем некоторые аспекты предлагаемой модели и делаем выводы.

Вычислительная модель

Обзор

Рис. 1 иллюстрирует основную схему предлагаемой нами двухтактной CORF-модели простой ячейки. Концентрические круги иллюстрируют центральные (светлая центральная область с темным обрамлением) и центральные (темная центральная область со светлым фоном) рецептивные поля модельных клеток LGN.Мы используем модель CORF, предложенную в [19], для моделирования коллинеарного пространственного расположения рецептивных полей модельных клеток LGN. Его ответ вычисляется как средневзвешенное геометрическое значение ответов задействованных модельных клеток LGN. Верхняя группа рецептивных полей центра и окружения выровнена коллинеарно и с полярностью, которая соответствует предпочтительному стимулу, показанному внизу. Нижняя группа соответствует другой модели CORF, которая принимает входные данные от группы модельных ячеек LGN противоположной полярности.Его ответ подавляет (или притягивает) возбуждающий (или толкающий) ответ, который достигается с помощью модели CORF с предпочтительной полярностью. Комбинированные ответы этих двух модельных ячеек затем используются для активации соответствующей модельной простой ячейки.

В следующих подразделах мы объясняем детали реализации предлагаемой двухтактной модели CORF.

Реализация

Обозначим через S простую ячейку модели CORF, которая является селективной для вертикальных краев, типа, показанного на рис.2d, который мы настраиваем с помощью обучаемого метода, предложенного в [19]. (1) где каждый четырехкортежный кортеж представляет свойства пула афферентных ячеек модели LGN, которые мы называем подъединицей. Мы моделируем клетку LGN с помощью функции разности гауссов (DoG), которая много раз оценивалась в нейробиологии как подходящая модель клетки LGN [46]. В частности, δ _i представляет полярность восприимчивых полей центр-окружение (-1 для центрального и 1 для центрального) пула функций DoG, σ _i представляет собой стандарт отклонение внешней гауссовой функции задействованных функций DoG (стандартное отклонение внутренней гауссовой функции составляет половину от внешней гауссовой функции), и являются полярными координатами центра субблока относительно центра воспринимающего поля рассматриваемая ячейка модели CORF.

Рис. 2. Приемное поле и селективность ориентации.

(a) Структура рецептивного поля ячейки модели CORF (размером 30 × 30 пикселей). Сплошные и пунктирные кружки представляют собой субъединицы, которые принимают в качестве входных данных отклики центральных и центральных ячеек модели LGN, соответственно. (b) и (c) более подробно рассматриваются два типа подгрупп. Изображение на (b) иллюстрирует подблок, выход которого представляет собой гауссовзвешенное суммирование ответов пула центральных функций DoG, в то время как изображение на (c) иллюстрирует подблок, который объединяет центральный DoG ответы.Радиус каждой субблока является функцией, которая линейно растет с евклидовым расстоянием от центра воспринимающего поля ячейки модели CORF. (d) Синтетический стимул (размером 100 × 100 пикселей) от светлого к темному вертикальному краю и (e) соответствующее изображение ответа, полученное путем скольжения рецептивного поля CORF в (a) по всем местоположениям стимула в (d ).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0098424.g002

Реакция ячейки модели CORF в местоположении, которое мы обозначаем, достигается путем объединения ответов афферентных субъединиц n : средневзвешенное геометрическое.Этот расчет подробно поясняется в [19]. Рис. 2a иллюстрирует структуру рецептивного поля ячейки модели CORF, а Фиг. 2e показывает изображение ответа, которое оно достигает на предпочтительный стимул, показанный на Фиг. 2d.

Возбуждающая и тормозная области в пределах рецептивного поля простой клетки могут либо перекрываться, либо разделяться в направлении, ортогональном ориентации клетки [47]. Мы называем ортогональное расстояние между пулом центрально расположенных ячеек и пулом центральных ячеек модели LGN как индекс разделения, который мы обозначаем как B .Мы считаем, что структура рецептивного поля, которая является результатом автоматической конфигурации ячейки модели CORF, такой как показанная на рис. 2a, имеет индекс разделения. Ниже мы изучаем свойства модели для значений индекса разделения больше:.

Из набора S , который соответствует, мы формируем новый набор, который определяет другую простую ячейку модели CORF, которая имеет такое же предпочтение для вертикальной ориентации, но имеет индекс разделения: (2) где,),,, когда и когда .Рис. 3 иллюстрирует геометрические отношения между одной парой и ее двойником.

Рис. 3. Автоматическая регулировка рецептивного поля CORF для заданного значения β .

Черные и серые пунктирные круги представляют исходное и смещенное восприимчивое поле, соответственно, субблока со смещением центра, который описывается кортежем i в рассматриваемой модели CORF. Новые полярные координаты () относительно маркера ‘+’ (центр воспринимающего поля рассматриваемой модели CORF) определяются путем смещения полярных координат () вдоль оси x на половину заданного значения β. Стоимость .

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0098424.g003

Значение параметра β влияет на силу ответа на предпочтительный стимул, а также на пространственную частоту и полосу ориентации рассматриваемого CORF модельная ячейка; реакция на предпочтительный стимул и пространственная частота уменьшаются, в то время как ширина полосы ориентации увеличивается с увеличением значения β , рис. 4.

Рис. 4. Взаимосвязь между индексом разделения B подобластей ON и OFF рецептивного поля ячейки модели CORF ( см. Вставку ) и откликом на предпочтительный ориентированный край и шириной полосы ориентации на половине амплитуды.

Для β = 0 подобласти ВКЛ и ВЫКЛ организованы, как показано на рис. 2а. В этом случае соответствующая ячейка модели CORF достигает максимального отклика с шириной полосы ориентации при половинной амплитуде 45 °. Ширина полосы ориентации увеличивается, а отклик уменьшается с увеличением значения β . Значение β , при котором отклик исчезает, зависит от размера пула — если он не касается края, отклика не будет.

https: // doi.org / 10.1371 / journal.pone.0098424.g004

Мы используем набор для определения новой ячейки модели CORF, которая является выборочной для вертикальных краев с противоположным контрастом: (3)

Рецептивное поле модели CORF находится в противофазе с полем восприятия. Подавление двухтактного типа является результатом объединения ответов двух моделей, S, (толкать) и (тянуть), определенных выше. Мы используем неотрицательное значение β только для тормозной части, чтобы достичь ширины полосы ориентации, которая шире, чем у возбуждения, свойство, которое подтверждается нейрофизиологическими данными [48], [49].

Обозначим двухтактную модель CORF простую ячейку и определим ее как пару: (4)

Для β > 0 тормозная модель CORF имеет меньшую пространственную частоту, чем возбуждающий аналог. Альтернативный способ достижения аналогичного эффекта — использовать тормозную модель CORF, которая имеет афферентную модель LGN-клеток с большими рецептивными полями (то есть большими значениями σ ), чем у возбуждающей модели CORF. Мы решили работать с параметром β , потому что он обеспечивает большую гибкость модели.

Мы вычисляем отклик двухтактной ячейки модели CORF в местоположении () путем вычитания коэффициента отклика pull из push-ответа и обозначаем его следующим образом: (5) где параметр k представляет силу отрыва торможения.

Двухтактное подавление и отношение сигнал / шум

Далее мы исследуем влияние двухтактного ингибирования на отношение сигнал / шум (SNR) вычисленных нейронных ответов. Для этого мы сравниваем значения SNR ответов моделей CORF с и без ингибирования на синтетические тестовые изображения.

Мы генерируем тестовое изображение путем суммирования изображения вертикальной кромки от светлого к темному с полным контрастом и изображения шума, рис. 5 (a – c). Мы используем метод, предложенный в [50], для генерации шумового изображения с ограниченной полосой в виде суперпозиции постоянного значения N и 100 синусоидальных решеток произвольно выбранных ориентаций, все с одинаковой заданной пространственной длиной волны w . Обоснование использования шума с ограниченной полосой пропускания заключается в том, что он особенно эффективен для маскировки контуров из-за ответов, которые он вызывает от нейронов модели, селективной по ориентации.Мы устанавливаем амплитуду решеток равной одной трети данной средней яркости шума N . Результирующее тестовое изображение имеет контраст края C , определенный как C = 1/ N .

Рисунок 5. Построение шумных изображений с ограниченной полосой частот.

(a) Тестовое изображение (размером 100 × 100 пикселей) представляет собой сумму (b) безшумного краевого изображения и (c) шумового изображения. Шумовое изображение представляет собой суперпозицию постоянного значения N (здесь N = 8) и 100 синусоидальных решеток произвольно выбранных ориентаций для одной и той же пространственной длины волны w (здесь w = 9 пикселей).(d) 2D-спектр изображения шума на (c). (e) Карта ответа, полученная на модельных клетках CORF (с ингибированием или без него) на предпочтительный стимул в (b). (f) Горизонтальный профиль внутри области в рамке на (e). Метка b (здесь b = 3 пикселя) указывает количество ответов CORF с половинной амплитудой в горизонтальном направлении, которое является направлением, ортогональным ориентации края.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0098424.g005

Фиг. 5e иллюстрирует карту ответа, полученную с помощью модели CORF клетки без подавления предпочтительного стимула, показанного на фиг. 5b. Для того же бесшумного стимула эквивалентный результат достигается с помощью предлагаемой нами двухтактной модели CORF. Максимальные отклики достигаются по краю, и они быстро уменьшаются с увеличением отклонения от края, пока не исчезнут. Метка b на рис. 5f указывает ширину полосы по краю, которая содержит ответы, превышающие половину максимального отклика.

Мы создаем девять тестовых изображений, используя три значения контрастности () и три значения w (). Для всех участков тестового изображения мы применяем две модели ячеек CORF, одну без ингибирования, а другую с двухтактным ингибированием (), и получаем две карты ответа. Для этого эксперимента обе модели CORF имеют общий параметр σ , установленный на 2, и обе они приводят к полосе шириной пикселей для бесшумного краевого стимула предпочтительной ориентации.

Для каждой карты мы затем вычисляем среднее значение откликов модельной ячейки вдоль полосы шириной b , которая окружает край, и называем это ответом на сигнал.Точно так же мы вычисляем среднее значение ответов той же ячейки модели в оставшихся зашумленных областях и называем это ответом на шум. Наконец, мы вычисляем SNR в децибелах следующим образом: (6)

На рис. 6 показаны синтетические тестовые изображения, которые мы используем вместе с соответствующими картами отклика, полученными с двумя типами ячеек модели CORF. Эти экспериментальные результаты ясно показывают, что предложенная двухтактная модель CORF-ячейки существенно улучшает SNR.

Фигура 6. Экспериментальные результаты SNR, полученные с модельными клетками CORF без ингибирования (CORF) и с двухтактным ингибированием (CORF + PP).

Первые столбцы (a – c) содержат тестовые изображения, полученные путем изменения пространственной длины волны w и значения контрастности C шума с ограниченной полосой пропускания. Второй и третий столбцы (a – c) представляют собой карты отклика, полученные соответствующими модельными ячейками CORF и CORF + PP, соответственно. Модель клетки CORF с двухтактным ингибированием систематически демонстрирует улучшенное SNR.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0098424.g006

Тестирование некоторых свойств простых клеток

Разделимость пространственной частоты и ориентации

Большинство простых ячеек демонстрируют настройку ориентации, которая отделима (или не зависит) от пространственной частоты [51].Однако есть и другие клетки, на настройку ориентации которых влияет пространственная частота стимула [44], [45].

Мы исследуем свойства разделимости предложенной двухтактной модели CORF. На рис. 7а показана карта реакции клетки модели CORF без ингибирования (,) на решетки разной частоты и ориентации. Мы вычислили два измерения, si , которые использовались в [51] для количественной оценки разделимости между пространственной частотой и ориентацией. Величина представляет собой квадрат корреляции между измеренной и прогнозируемой пространственной частотной ориентацией.Прогнозируемые значения получены в предположении, что обе характеристики (пространственная частота и ориентация) независимы. Другая величина связана с тем, насколько первый сингулярный вектор восстанавливает исходную матрицу после разложения по сингулярным числам. Обе величины находятся в диапазоне от 0 (неразрывная) до 1 (разделяемая). Мы отсылаем к [51] для получения дополнительных технических подробностей относительно обоснования этих величин. Мы получили значение 0,96 для и значение 0,99 для si . Такие высокие значения (очень близкие к) означают, что пространственная частота и ориентация почти идеально разделены.На рис. 7b показана карта ответа, которую мы получаем, добавляя умеренное ингибирование (,), и в результате получаем и. Этот сценарий очень похож на среднее значение по 52 нейронам, описанное в [51]. Рис. 7c показывает другую карту ответа для гораздо более сильного ингибирования (,), что приводит к и. Эти эксперименты показывают, что разделение пространственной частоты и настройки ориентации уменьшается с увеличением силы ингибирования.

Исследования [45] и [51] разделяют общий вывод; они сообщают, что некоторые простые ячейки, предпочтительная пространственная частота которых изменяется в зависимости от ориентации, и другие ячейки, предпочтительная пространственная частота которых не зависит от ориентации решетки.Затем мы продемонстрируем, как мы можем достичь обоих явлений с помощью предлагаемой модели, просто изменив коэффициент торможения k в уравнении. 8. На рис. 8 мы показываем действие предложенной модели, которая достигает поведения, сравнимого с двумя наиболее крайними случаями из работы [45]. Когда не применяется ингибирование (,), мы получаем модельную ячейку, предпочтительная пространственная частота которой полностью не зависит от ориентации решетки (вверху), как в случае простой ячейки 3, исследованной в [45]. С другой стороны, если мы добавим двухтактное торможение (,) (внизу), мы получим модельную ячейку, предпочтительная пространственная частота которой зависит от ориентации решетки, как в ячейке 16, изученной в [45].

Рисунок 8. Соотношение пространственной частоты и ориентационной избирательности.

(a) Модель CORF-клетки без ингибирования (,) имеет независимые отношения между предпочтительной пространственной частотой и ориентацией, в то время как (b) модель CORF-клетки с двухтактным ингибированием (,) показывает зависимую взаимосвязь. Это похоже на то, что наблюдается в простых биологических клетках (см. Рис. 1 в [45]).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0098424.g008

Пространственная настройка частоты чувствительна к контрасту

Некоторые простые клетки зрительной коры имеют настройку пространственной частоты, чувствительную к контрасту [52].Мы также можем достичь этого свойства, включив сублинейную функцию, такую как сигмовидная функция, на отклики ячеек модели LGN, которые обеспечивают вход для ячеек модели CORF.

Полученные в результате клетки модели CORF с ингибированием и без него демонстрируют зависимость настройки пространственной частоты от контраста, рис. 9.

Рисунок 9. Пространственная частота, чувствительная к контрасту.

Кривые настройки пространственной частоты как функция контраста, полученные двумя ячейками модели CORF; (а) без торможения (,) и (б) с двухтактным торможением (,).Зависимость настройки пространственной частоты и изменения контраста достигается только тогда, когда модельные клетки LGN обрабатываются сигмоидной функцией.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0098424.g009

Применение для обнаружения контуров

Далее мы оцениваем предложенную двухтактную модель CORF в задаче обнаружения контура. Сначала мы объясняем, как мы преобразуем данное изображение естественной сцены в двоичную контурную карту, а затем представляем количественную процедуру для оценки качества результирующей контурной карты.

Наконец, мы сравниваем производительность предложенной модели с несколькими другими вычислительными моделями, включая базовую модель CORF без ингибирования, модель фильтра Габора простой ячейки с и без подавления окружающего звука, энергетическую модель Габора сложной ячейки с и без подавление объемного звука, а также классическому детектору края Canny.

Наборы данных и наземная правда

Мы используем два набора эталонных данных, которые были созданы университетами Гронингена (RuG: набор данных доступен онлайн: http: // www.cs.rug.nl/~imaging) и Беркли. Набор данных RuG был первоначально представлен в [53] для оценки модели (энергетического) фильтра Габора с неклассическим рецептивным полем. Он состоит из 40 цветных изображений (размером 512 × 512 пикселей) объектов в естественных сценах. Рис. 10 (первая строка) иллюстрирует четыре примера изображений, взятых из этого набора данных, а рис. 10 (вторая строка) иллюстрирует соответствующие наземные контурные карты, нарисованные вручную человеком. На исходных изображениях изображены только контуры объектов (и тени) и опущены спорадические контуры текстурированного фона.

Рис. 10. Примеры изображений RuG, их истинность и соответствующие контурные карты, полученные пятью операторами.

(Первая строка) Изображения объектов в естественных сценах, взятые из набора данных RuG. (Второй ряд) Соответствующие контурные карты нарисованы вручную человеком. Наилучшие контурные карты, полученные с помощью (третья строка) предложенной двухтактной модели CORF, (четвертая строка) базовой модели CORF без ингибирования, (пятая строка) модели фильтра Габора с изотропным подавлением объемного звука, (шестая строка) энергетической модели Габора с подавление изотропного объемного звука и классическим детектором края Кэнни (седьмой ряд).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0098424.g010

Набор данных Беркли состоит из 500 изображений (размером 481 × 321 или 321 × 481 пиксель) объектов в сложных сценах. На рис. 11 (первая строка) показаны четыре примера изображений, взятых из этого набора данных. Хотя этот набор данных был в основном разработан для оценки алгоритмов сегментации, он также использовался для оценки различных операторов обнаружения контуров. Каждое изображение в наборе данных Беркли дополняется набором из пяти карт наземных контуров, которые были нарисованы вручную пятью разными людьми.Рис. 11 (вторая строка) иллюстрирует истинность наложенных контурных карт, которые соответствуют изображениям в первой строке. Чем жирнее контур, тем лучше согласие между задействованными наблюдателями.

Рис. 11. Примеры изображений Беркли, их истинность и соответствующие контурные карты, полученные пятью операторами.

(Первая строка) Изображения объектов в естественных сценах взяты из набора данных Беркли. (Второй ряд) Соответствующая коллекция наложенных контурных карт, нарисованных вручную пятью людьми.Наилучшие контурные карты, полученные с помощью (третья строка) предложенной двухтактной модели CORF, (четвертая строка) базовой модели CORF без ингибирования, (пятая строка) модели фильтра Габора с изотропным подавлением объемного звука, (шестая строка) энергетической модели Габора с подавление изотропного объемного звука и классическим детектором края Кэнни (седьмой ряд).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0098424.g011

Далее мы объясним, как мы получаем двоичные контурные карты из операторов, которые мы используем здесь для сравнения.Впоследствии мы определяем показатели производительности, которые мы используем для количественной оценки качества полученных контурных карт по отношению к заданным наземным истинным изображениям.

Бинарная контурная карта

Мы применяем классическую двухэтапную процедуру в компьютерном зрении, которая была предложена в [54] и [55], чтобы получить двоичную контурную карту из выходных данных рассматриваемой модели. Первый шаг состоит из утонения краев путем не максимального подавления для определения выступов на заданном ответном изображении. Затем мы применяем пороговое значение гистерезиса, чтобы получить двоичную карту контура.Последний шаг требует высокого и низкого порогового значения. Как и в работе [19], мы устанавливаем значение нижнего порога равным доле (0,5) от верхнего порога. Для данного изображения мы устанавливаем верхний порог как самое низкое значение из ζ пикселей самого сильного в прореженном ответном изображении. Заданное значение параметра ζ представляет собой долю от общего количества пикселей в изображении. Результирующая двоичная карта содержит самую сильную фракцию ( ζ ) контурных пикселей вместе с любыми связанными пикселями, которые достигаются путем определения порога гистерезиса.

Изображения в третьем-седьмом ряду рис. 10 и рис. 11 показывают контурные карты предложенной двухтактной модели CORF, базовой модели CORF без ингибирования, энергетических моделей Габора и Габора с изотропным объемным ингибированием и классический краевой детектор Кэнни для наборов данных RuG и Беркли соответственно. Эти карты получены для определенных значений параметра высокого порога, которые поясняются ниже.

Количественный показатель эффективности

Бинарная контурная карта состоит из двух несбалансированных наборов пикселей, меньшего набора контурных пикселей и основного набора неконтурных пикселей.

Мы используем коэффициент корреляции Мэтьюса ( mcc ) в качестве количественной меры для сравнения таких несбалансированных бинарных карт, которые получаются некоторыми операторами контура, с соответствующей базовой истинностью. Этот показатель производительности, который подходит, даже когда соответствующие классы не сбалансированы, учитывает количество правильно обнаруженных контурных пикселей (истинные положительные или TP ), количество пикселей, которые неправильно определены как контурные пиксели (ложные срабатывания или FP ). ), количество правильно обнаруженных пикселей фона (истинные негативы или TN ) и количество неправильно пропущенных контурных пикселей (ложные негативы или FN ) 🙁 9) где,, и.

Значения mcc варьируются от -1 до +1. Значение +1 означает идеальное предсказание, значение 0 означает случайное предсказание, а значение -1 означает совершенно неверное предсказание.

Мы используем метод, описанный в [19], чтобы иметь дело с неточными локализациями контуров между заданной наземной истинностью и двоичными контурными картами.

Экспериментальная установка

В наших экспериментах мы проводим различные оценки и сравнения. Во-первых, мы определяем наилучшее значение β и фактор ингибирования k для модели, которую мы предлагаем.Это достигается путем проведения систематического набора экспериментов с набором данных RuG, каждый раз с использованием различной комбинации следующих параметров: 21 значение параметра масштаба (), пять значений ζ (), пять значений β ( и 15 коэффициентов торможения (). Поскольку мы используем три радиуса (), мы используем четыре радиуса () и мы используем пять радиусов (). Эти значения ρ выбираются таким образом, что результирующая ширина полосы ориентации на половине амплитуды Для каждой комбинации параметров мы вычисляем среднее значение mcc () для всех 40 изображений в наборе данных RuG.Максимум достигается для, и. Контурные карты, показанные на рис. 10 (третья строка), получены с этими значениями параметров. Для набора данных Беркли мы не ищем лучшие значения параметров β и k , а используем те же самые (,), которые были определены из набора данных RuG.

Затем мы сравниваем предложенный двухтактный оператор на основе CORF (CORF + PP) с базовым оператором на основе CORF без запрета. Этот эксперимент позволяет нам понять эффективность добавления двухтактного торможения.Кроме того, мы сравниваем нашу модель с альтернативной ингибирующей моделью простой клетки, называемой фильтром Габора, с изотропным объемным ингибированием (GF + II). Для полноты картины мы также проводим сравнение с моделью энергетического фильтра Габора с изотропным ингибированием (GEF + II), которая представляет собой вычислительную модель сложной клетки в области V1 с неклассическим ингибированием рецептивного поля. Операторы, основанные на Габоре [53], показали, что изотропное окружающее подавление более эффективно при обнаружении контура, чем анизотропное окружающее подавление.Наконец, мы сравниваем наши результаты с классическим детектором края Кэнни.

Пять сравниваемых операторов имеют общий параметр, а именно параметр масштаба σ . Для операторов на основе CORF σ представляет собой стандартное отклонение внешней гауссовой функции фильтров DoG, которые обеспечивают ввод, для операторов на основе Габора оно представляет собой стандартное отклонение функции Гаусса огибающей, а для краевого детектора Кэнни оно представляет стандартное отклонение гауссовского сглаживающего ядра.

Для операторов на основе Габора (GF + II, GEF + II) мы устанавливаем длину волны и пространственное соотношение сторон, как предложено в [56]. Кроме того, мы установили коэффициент ингибирования операторов на основе Габора, поскольку он дал максимальное значение для набора данных RuG. Мы рассматриваем 12 ориентаций (в интервалах) для операторов на основе CORF и Габора.

Результаты

Для каждого входного изображения мы применяем пять упомянутых выше операторов обнаружения контура с 21 различным значением параметра σ () и пятью значениями параметра ζ ().

Наконец, мы вычисляем значение для каждой комбинации значений параметров σ и ζ и для каждого набора данных. В таблице 1 приведены значения параметров σ и ζ , которые вносят вклад в максимальное значение. В строках с четвертой по седьмую на рисунках 10 и 11 мы показываем двоичные контурные карты операторов CORF, GF + II, GEF + II и Canny со значениями параметров, приведенными в таблице 1 для наборов данных RuG и Berkeley. , соответственно.

Рис.12 показаны четыре диаграммы разброса, которые иллюстрируют попарные сравнения между предложенным оператором CORF + PP с другими четырьмя современными операторами для набора данных RuG. Метки на оси x представляют собой имена изображений RuG в порядке убывания соответствующего значения mcc , которое достигается с помощью предлагаемой двухтактной модели CORF. Мы сравниваем значения mcc каждого изображения, которые получены со значениями параметров σ и приведенными в таблице 1.Для большинства изображений предложенный оператор достигает лучшего значения mcc . В частности, из 500 изображений набора данных Беркли предложенный оператор CORF + PP обеспечивает лучшую производительность в 434, 377, 451 и 437 случаях по сравнению с оператором на основе CORF без ингибирования, GF + II, GEF + II и детектор края Canny соответственно.

Рис. 12. Сравнение результатов обнаружения контура с изображениями набора данных RuG.

Предлагаемая двухтактная модель CORF превосходит CORF (без ингибирования), функцию Габора с изотропным ингибированием (GF + II), энергетическую функцию Габора с изотропным ингибированием (GEF + II) и краевые операторы Кэнни в большинстве случаев.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0098424.g012

На статистическом уровне мы применяем правосторонний парный тест t к набору пар значений mcc , которые достигается предложенным оператором CORF + PP и каждым из четырех других операторов. Предлагаемый нами оператор CORF + PP превосходит все другие операторы с высокой статистической значимостью как для RuG (CORF:, GF + II:, GEF + II:, Canny: и Berkeley (CORF:, GF + II:, GEF + II:, Canny 🙂 наборы данных.

Чтобы проверить способность описанного выше экспериментального метода к обобщению, мы выполняем 10-кратную перекрестную проверку набора данных Беркли. Для каждого сгиба мы рассматриваем девять различных наборов из 50 изображений, и для каждого оператора мы применяем поиск по сетке, чтобы определить значения параметров σ и ζ , которые вносят вклад в максимальное среднее значение mcc по шкале (9 × 50 =) 450 обучающих изображений. Оказывается, что для всех 10 складок и для каждого оператора мы достигаем тех же значений параметров σ и ζ , как указано в таблице 1 для всего набора данных из 500 изображений.Этот результат демонстрирует обобщающую способность применяемой экспериментальной установки. Более того, тот факт, что для набора данных Беркли мы используем значения параметров β и k , которые были определены из набора данных RuG, демонстрирует способность к обобщению предлагаемого детектора CORF с двухтактным ингибированием.

В итерационной процедуре мы выполняем поиск по сетке для каждой возможной комбинации из 9 наборов изображений, так что на каждой итерации мы оставляем другой набор без рассмотрения.Эта процедура выполняется для пяти операторов. Для 10 поисков по сетке пороговые параметры операторов остаются постоянными и соответствуют значениям, указанным в таблице 1 для всего набора данных. Параметр масштаба остается постоянным только для предлагаемого детектора CORF с двухтактным ингибированием (сигма = 2,2), GF + II (сигма = 3,4) и GEF + II (сигма = 2). Для основного оператора CORF без запрета параметр масштаба составляет 3,6 для шести поисков по сетке и 3,8 для остальных четырех. Для тех же шести и четырех поисков по сетке параметр масштаба оператора Кэнни устанавливается на 2 и 2.2 соответственно.

Обсуждение

В отличие от других вычислительных моделей простых ячеек, в частности тех, которые основаны на функции Габора [11] и разности гауссианов [15], [57] — [59], предлагаемые двухтактные Клетка модели CORF анатомически более реалистична, поскольку в качестве афферентных входных сигналов используется реакция клеток модели LGN, а не пиксели интенсивности, проецируемые на сетчатку.

В других исследованиях мы продемонстрировали, что, используя фильтры, выбирающие ориентацию, в качестве афферентных входов, мы можем формировать модели, которые достигают качественно сходных ответов на нейроны, выбирающие форму в области V4, и показали, что такие модели могут эффективно использоваться в различных приложениях компьютерного зрения [60 ], [61].

Предлагаемая нами двухтактная модель клетки CORF отличается от моделей на основе Габора с неклассическим ингибированием рецептивного поля (nCRF) в двух основных аспектах. Во-первых, предлагаемая модель использует одну модель ячейки с противоположной полярностью , чтобы обеспечить ингибирование рассматриваемой модели простой ячейки. Во-вторых, рецептивные поля тормозных нейронов и простых моделей клеток перекрывают друг друга . Ибо существует полное перекрытие, и для рецептивного поля тормозной модели нейрон расширяется во всех направлениях от центра, в результате чего получается большее рецептивное поле, чем у простой клетки, но с тем же центром.Напротив, модели nCRF получают ингибирование как функцию общих ответов многих модельных клеток, которые находятся за пределами (без перекрытия) рецептивного поля рассматриваемой модельной клетки. Это также известно как контекстная модуляция.

В предыдущей работе [19] было показано, что модель CORF без ингибирования демонстрирует контрастную инвариантную настройку ориентации, подавление перекрестной ориентации и насыщение ответа, три свойства, которые типичны для простых клеток. Здесь мы демонстрируем, что, добавляя двухтактное торможение, мы можем расширить количество свойств, которые наблюдаются в реальных простых клетках.К ним относятся отношения между пространственной частотой и настройкой ориентации, а также избирательность пространственной частоты, чувствительная к контрасту. Фактически, торможение выталкивания может быть в центре продолжающихся дискуссий в нейрофизиологии. Модель CORF без подавления демонстрирует настройку ориентации, которая на независима от пространственной частоты [51], но когда мы добавляем двухтактное ингибирование, результирующая модель демонстрирует меньшее разделение между настройкой ориентации и пространственной частотой.Точно так же, изменяя силу двухтактного торможения, мы можем контролировать чувствительность контраста к пространственной частоте.

Мы продемонстрировали количественными экспериментами, что добавление двухтактного ингибирования систематически улучшает отношение сигнал / шум. Это причина того, что контурный оператор на основе предложенной модели превосходит оператор без торможения с высокой статистической значимостью. Наибольшее улучшение достигается в изображениях с сильно текстурированным (зашумленным) фоном, таких как изображения, показанные на рис.10 (a – c), Рис. 11a и Рис. 11c. Для изображений, которые состоят только из заметных объектов без шума, результат будет таким же. Эксперименты по обнаружению контуров также демонстрируют, что предложенная реализация двухтактного ингибирования более эффективна, чем модели на основе Габора с нИРК. Точно так же он превосходит популярный детектор кромок Canny.

Предлагаемая модель концептуально проста и проста в реализации. Двухтактный отклик вычисляется как отклик модели CORF с предпочтительной полярностью за вычетом коэффициента отклика другой модели CORF с той же ориентацией, но с противоположной полярностью.

Выводы

Запрещение двухтактного типа позволяет создавать модели более широкого диапазона реальных простых ячеек с различными свойствами, которые не могут быть воспроизведены другими вычислительными моделями. Помимо селективности ориентации, подавления перекрестной ориентации, контрастно-инвариантной настройки ориентации и насыщения отклика, предлагаемый метод может использоваться для реализации модельной ячейки, отношения между ее избирательностью по пространственной частоте, настройкой ориентации и контрастом можно контролировать силой нажатия. — торможение тяги.

Кроме того, двухтактная модель CORF-ячейки существенно улучшает отношение сигнал / шум и превосходит другие операторы контуров, разработанные на основе мозга (на основе Габора), и классический краевой детектор Кэнни.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить TNO (Нидерландскую организацию прикладных научных исследований) за частичную поддержку исследовательских часов Джорджа Аззопарди.

Вклад авторов

Задумал и спроектировал эксперименты: GA ARS. Проведены эксперименты: GA ARS.Проанализированы данные: GA ARS JP NP. Предоставленные реагенты / материалы / инструменты анализа: GA ARS JP NP. Написал статью: GA ARS JP NP.

Ссылки

1. Кандел Э., Шварц Дж., Джессел Т. (2000) Принципы неврологии, 4-е изд. Макгроу-Хилл.

2. Hubel D, Wiesel T (1959) Рецептивные поля отдельных нейронов в полосатой коре головного мозга кошки. Журнал физиологии 148: 574–591.

3. Хьюбел Д., Визель Т. (1962) Рецептивные поля, бинокулярное взаимодействие и функциональная архитектура зрительной коры головного мозга кошки.Журнал физиологии 160: 106–154.

4. Hubel D, Wiesel T (1968) Рецептивные поля и функциональная архитектура полосатой коры головного мозга обезьян. Журнал физиологии 195: 215–243.

5. Орбан Г.А. (2008) Визуальная обработка высшего порядка в экстрастриальной коре головного мозга макак. Физиологические обзоры 88: 59–89.

6. Крюгер Н., Янссен П., Калкан С., Лаппе М., Леонардис А. и др. (2013) Глубокие иерархии в зрительной коре приматов: чему мы можем научиться для компьютерного зрения? IEEE Transactions по анализу шаблонов и машинному интеллекту 35: 1847–1871.

7. Феллеман Д., Ван Эссен Д. (1991) Распределенная иерархическая обработка в коре головного мозга приматов. Кора головного мозга 1: 1–47.

8. Танака К. (2003) Столбцы для сложных визуальных объектов в нижневисочной коре: кластеризация клеток со сходной, но немного различающейся селективностью стимулов. Кора головного мозга 13: 90–99.

9. Gross CG (2008) Нижняя височная кора. 3: 7294.

10. Фукусима К. (1980) Неокогнитрон: модель самоорганизующейся нейронной сети для механизма распознавания образов, на который не влияет смещение положения.Биологическая кибернетика 36: 193–202.

11. Даугман Дж. Г. (1985) Соотношение неопределенности для разрешения в пространстве, пространственной частоты и ориентации, оптимизированных двумерными визуальными кортикальными фильтрами. Оптическое общество Америки, журнал, A: Optics and Image Science 2: 1160–1169.

12. Ризенхубер М., Поджио Т. (2000) Модели распознавания объектов. Nature Neuroscience 3 Suppl: 1199–1204.

13. Craft E, Schütze H, Niebur E, von der Heydt R (2007) Нейронная модель организации фигуры и фона.Журнал нейрофизиологии 97: 4310–4326.

14. Weidenbacher U, Neumann H (2009) Извлечение поверхностных особенностей в рекуррентной модели взаимодействий v1-v2. PLoS ONE 4: e5909.

15. Родригес-Санчес А., Цотсос Дж. (2012) Роли вычислений с остановкой по концам и с настройкой кривизны в иерархическом представлении 2-мерной формы. PLoS ONE 7: 1–13.

16. Mel BW, Ruderman DL, Archie KA (1998) Трансляционно-инвариантная настройка ориентации в зрительных сложных клетках может происходить из внутридендритных вычислений.Журнал неврологии 18: 4325–4334.

17. Като Х., Бишоп П., Орбан Г. (1978) Гиперкомплексные и простые / сложные классификации клеток в полосатом коре головного мозга кошки. Журнал нейрофизиологии 1071–1095.

18. Morrone MC, Burr D, Maffei L (1982) Функциональные последствия ингибирования перекрестной ориентации корковых зрительных клеток. я. нейрофизиологические доказательства. Труды Лондонского королевского общества, серия B, биологические науки, 216: 335–354.

19.Аззопарди Г., Петков Н. (2012) Вычислительная модель CORF простой ячейки, которая полагается на вход lgn, превосходит модель функции Габора. Биологическая кибернетика 1–13.

20. Аззопарди Г., Петков Н. (2012) Обнаружение контуров оператором CORF. In: Villa AE, Duch W, Érdi P, Masulli F, Palm G, редакторы, Искусственные нейронные сети и машинное обучение ICANN 2012, Лекционные заметки по компьютерным наукам, Springer Berlin Heidelberg, volume 7552:. С. 395–402.

21. Jin JZ, Wang YS, Swadlow HA, Alonso JM (2011) Восприятие рецептивных полей включенных и выключенных таламических входов в столбец ориентации в зрительной коре.Nature Neuroscience 14: 232 – U323.

22. Hubel D, Wiesel T (1962) Рецептивные поля, бинокулярное взаимодействие и функциональная архитектура зрительной коры головного мозга кошек. Лондонский журнал физиологии 160: 106– &.

23. Марр Д., Хилдрет Э. (1980) Теория обнаружения края. Труды Лондонского королевского общества, серия B, биологические науки 207: 187–217.

24. Палмер Л., Дэвис Т. (1981) Структура рецептивного поля в полосатом коре головного мозга кошки. Журнал нейрофизиологии 46: 260–276.

25. Heggelund P (1981) Организация рецептивного поля простых клеток в коре головного мозга кошки. Экспериментальное исследование мозга 42: 89–98.

26. Ферстер Д. (1988) Пространственное противодействие возбуждению и торможению в простых клетках зрительной коры головного мозга кошки. Журнал неврологии 8: 1172–1180.

27. Hirsch J, Alonso J, Reid R, Martinez L (1998) Синаптическая интеграция в полосатых простых клетках коры. Журнал неврологии 18: 9517–9528.

28.Borg-Graham L, Monier C, Fregnac Y (1998) Визуальный ввод вызывает временное и сильное шунтирующее торможение в зрительных корковых нейронах. Природа 393: 369–373.

29. Андерсон Дж, Карандини М., Ферстер Д. (2000) Настройка ориентации входной проводимости, возбуждения и торможения в первичной зрительной коре кошек. Журнал нейрофизиологии 84: 909–926.

30. Риццолатти Г., Камарда Р. (1975) Ингибирование зрительных реакций одиночных единиц в зрительной зоне кошек латерального супрасильвиевого гируса (зона Клэр-Бишопа) путем введения второго зрительного стимула.Исследование мозга 88: 357–361.

31. Нельсон Дж., Фрост Б. (1978) Селективное по ориентации ингибирование из-за пределов классического визуального рецептивного поля. Исследование мозга 139: 359–365.

32. Knierim J, Vanessen D (1992) Нейронные реакции на статические текстуры в области V1 настороженной обезьяны-макаки. Журнал нейрофизиологии 67: 961–980.

33. Jones H, Grieve K, Wang W, Sillito A (2001) Подавление окружающего звука у приматов V1. Журнал нейрофизиологии 86: 2011–2028.

34. Петков Н., Вестенберг М.А. (2003) Подавление восприятия контуров полосовым шумом и его связь с неклассическим ингибированием рецептивного поля. Биологическая кибернетика 88: 236–246.

35. Heggelund P (1986) Количественные исследования зон усиления и подавления в рецептивном поле простых клеток полосатой коры головного мозга кошки. Лондонский журнал физиологии 373: 293–310.

36. Джонс Дж., Палмер Л. (1987) Двумерная пространственная структура простых рецептивных полей в полосатой коре головного мозга кошки.Журнал нейрофизиологии 58: 1187–1211.

37. Толхерст Д., Дин А. (1987) Пространственное суммирование простыми клетками полосатой коры головного мозга кошки. Экспериментальные исследования мозга 66: 607–620.

38. DeAngelis G, Ohzawa I, Freeman R (1995) Динамика рецептивного поля в центральных зрительных путях. Тенденции в неврологии 18: 451–458.

39. Hirsch J (2003) Синаптическая физиология и структура рецептивного поля в раннем зрительном пути кошки.Кора головного мозга 13: 63–69.

40. Hirsch J, Martinez L (2006) Цепи, которые создают зрительные рецептивные поля коры. Тенденции в нейронауке 29: 30–39.

41. Hirsch JA, Alonso JM, Reid RC, Martinez LM (1998) Синаптическая интеграция в полосатых простых клетках коры. Журнал неврологии 18: 9517–9528.

42. Borg-Graham LJ, Monier C, Fregnac Y (1998) Визуальный ввод вызывает временное и сильное шунтирующее торможение в зрительных корковых нейронах.Природа 393: 369–373.

43. Ферстер Д., Миллер К.Д. (2000) Нейронные механизмы избирательной ориентации в зрительной коре. Ежегодный обзор нейробиологии 23: 441–471.

44. Видьясагар Т., Сигуэнса Дж. (1985) Взаимосвязь между настройкой ориентации и пространственной частотой в нейронах кошачьей области 17. Экспериментальные исследования мозга 57: 628–631.

45. Вебстер М.А., Де Валуа Р.Л. (1985) Взаимосвязь между пространственно-частотной и ориентационной настройкой клеток стриарной коры.ИОСА А 2: 1124–1132.

46. Касагранде В., Нортон Т. (1991) Боковое коленчатое ядро: обзор его физиологии и функции, том 4. MacMillan Press, Лондон, 41–84 стр.

47. Мартинес Л., Ван К., Рид Р., Пиллаи С., Алонсо Дж. И др. (2005) Структура рецептивного поля зависит от слоя первичной зрительной коры. Nature Neuroscience 8: 372–379.

48. Лю Бх, Ли Ит, Ма Вп, Пан Си, Чжан Ли и др. (2011) Широкое подавление усиливает избирательность ориентации за счет расширения входного динамического диапазона в простых ячейках мыши.Нейрон 71: 542–554.

49. Li Yt, Ma Wp, Li Ly, Ibrahim LA, Wang Sz и др. (2012) Расширение тормозящей настройки лежит в основе зависящего от контраста усиления избирательности ориентации в зрительной коре мыши. Журнал неврологии 32: 16466–16477.

50. Петков Н., Вестенберг М. (2003) Подавление восприятия контуров ограниченным по полосе шумом и его связь с неклассическим ингибированием рецептивного поля. Биологическая кибернетика 88: 236–246.

51.Mazer JA, Vinje WE, McDermott J, Schiller PH, Gallant JL (2002) Динамика настройки пространственной частоты и ориентации в области v1. Труды Национальной академии наук 99: 1645–1650.

52. Sceniak MP, Hawken MJ, Shapley R (2002) Контраст-зависимые изменения в настройке пространственной частоты нейронов v1 макаки: эффекты изменения размера рецептивного поля. Журнал нейрофизиологии 88: 1363–1373.

53. Григореску С., Петков Н., Вестенберг М. (2003) Обнаружение контура на основе неклассического ингибирования рецептивного поля.IEEE Transactions по обработке изображений 12: 729–739.

54. Кэнни Дж. (1986) Вычислительный подход к обнаружению краев. Транзакции IEEE по анализу шаблонов и машинному интеллекту 8: 679–698.

55. Сонка М., Главац В., Бойл Р. (1999) Обработка изображений, анализ и машинное зрение. Пасифик Гроув, Калифорния: Брукс / Коул.

56. Петков Н. (1995) Биологически мотивированные вычислительно-интенсивные подходы к распознаванию образов. Компьютерные системы будущего поколения 11: 451–465.

57. Хокен М., Паркер А. (1987) Пространственные свойства нейронов в полосатой коре головного мозга обезьян. Труды Лондонского королевского общества, серия B, биологические науки 231: 251–288.

58. Серр Т., Вольф Л., Билеши С., Ризенхубер М., Поджио Т. (2007) Распознавание объектов с помощью коркового механизма. Транзакции IEEE по анализу шаблонов и машинному анализу 29: 411–426.

59. Родригес-Санчес А., Цотсос Дж. (2011) Важность промежуточных представлений для моделирования обнаружения 2-мерных форм: расчеты по остановке и кривизне.Конференция компьютерного общества IEEE по компьютерному зрению и распознаванию образов 4321–4326.

60. Аззопарди Г., Петков Н. (2013a) Обучаемые фильтры COSFIRE для обнаружения ключевых точек и распознавания образов. Транзакции IEEE по анализу шаблонов и машинному анализу 35: 490–503.

61. Аззопарди Г., Петков Н. (2013b) Автоматическое обнаружение сосудистых бифуркаций на сегментированных изображениях сетчатки с использованием обучаемых фильтров COSFIRE. Письма о распознавании образов 34: 922–933.

Сложная ячейка — Ник Лейн

«Ботаник — это тот, кто может давать одинаковые названия схожим овощам и разные названия для разных, чтобы они были понятны каждому», — заметил великий шведский систематик Каролус Линней, сам ботаник. Сегодня это может показаться нам ограниченным стремлением, но, классифицируя живой мир по признакам видов, Линней заложил основы современной биологии. Он, безусловно, гордился своими достижениями.«Бог творит, Линней организует», — любил повторять он; и он, несомненно, счел бы правильным то, что ученые все еще используют его систему сегодня, подразделяя всю жизнь на царство, тип, класс, род и вид.

Это стремление классифицировать, вывести порядок из хаоса начинает понимать мир вокруг нас и лежит в основе ряда наук. Где была бы химия без периодической таблицы Менделеева? Или геология без эпох и эпох? Но с биологией есть разительная разница.Только в биологии такая классификация по-прежнему является активной частью основных исследований. То, как должно быть построено «древо жизни», эта огромная диаграмма, показывающая взаимосвязь всех живых организмов, является источником ненависти, даже гнева, среди ученых с мягкими манерами. Одна статья Форда Дулиттла, самого вежливого из ученых, передает настроение ее заголовка — «Взять топор к дереву жизни».

Проблема не в тайных тонкостях, а в самом важном из всех различий.Как и Линней, большинство из нас по-прежнему инстинктивно делит мир на растения, животных и минералы — в конце концов, это то, что мы можем видеть. А что может быть по-другому? Животные бегают вокруг, руководствуясь своей сложной нервной системой, поедая растения и других животных. Растения производят свое собственное вещество из углекислого газа и воды, используя энергию солнечного света, и приживаются к месту; им не нужен мозг. А минералы явно неодушевлены, даже если рост кристаллов убедил Линнея, что несколько смущает, классифицировать их тоже, пока он этим занимался.

Корни биологии как предмета также разделились на зоологию и ботанику, и на протяжении поколений ни разу не встречались эти два вида. Даже открытие микроскопических форм жизни мало что изменило. «Анималкулы», такие как амебы, которые передвигаются, были брошены в царство животных и позже получили название простейшие (буквально «первые животные»), а к растениям были добавлены цветные водоросли и бактерии. Но если бы Линней был доволен, обнаружив, что его система все еще используется, он был бы шокирован тем, насколько он был обманут внешними проявлениями.Сегодня разрыв между растениями и животными воспринимается как довольно узкий, в то время как между бактериями и всей остальной сложной жизнью образовалась ужасная пропасть. Именно переход через этот залив вызывает столько разногласий среди ученых: как именно жизнь прошла путь от примитивной простоты бактерий до сложности растений и животных? Всегда ли это могло случиться, или это было невероятно невероятно? Произойдет ли это где-нибудь во Вселенной, или мы более или менее одиноки?

Чтобы неуверенность не сыграла на руку тем, кто хотел бы «добавить немного бога» в помощь, недостатка в правдоподобных идеях нет; проблема заключается в доказательствах и, в частности, в интерпретации свидетельств, относящихся к глубокому времени, времени, возможно, 2000 миллионов лет назад, когда, как считается, возникли первые сложные клетки.Самый глубокий вопрос касается того, почему сложная жизнь возникла только один раз за всю историю жизни на нашей планете. Все растения и животные, несомненно, связаны между собой, а это означает, что у всех нас есть общий предок. Сложная жизнь не возникала повторно из бактерий в разное время — растения из одного типа бактерий, животные из другого, грибы или водоросли из еще одного. Напротив, только в одном случае сложная клетка возникла из бактерий, и потомки этой клетки основали все великие царства сложной жизни: растения, животные, грибы и водоросли.И эта клетка-предшественница, предок всей сложной жизни, очень отличается от бактерии. Если мы подумаем о дереве жизни, это будет похоже на то, что бактерии образуют корни, а знакомые сложные организмы — ветви. Но что случилось с багажником? Хотя мы можем рассматривать одноклеточные протисты, такие как амеба, как промежуточные формы, на самом деле они во многих отношениях почти такие же сложные, как растения и животные. Конечно, они сидят на нижней ветке, но все еще намного выше ствола.

Пропасть между бактериями и всем остальным — это вопрос организации на уровне клеток. По крайней мере, с точки зрения их морфологии — формы, размера и содержания — бактерии просты. Форма их обычно простая, чаще всего встречаются сферы или стержни. Эта форма поддерживается жесткой стенкой ячейки вокруг внешней стороны ячейки. Внутри почти не на что посмотреть, даже с мощью электронного микроскопа. Количество бактерий сокращено до минимума, совместимого с свободным образом жизни.Они безжалостно оптимизированы, все приспособлено для быстрой репликации. Многие хранят как можно меньше генов; они имеют склонность брать лишние гены у других бактерий при стрессе, укрепляя свои генетические ресурсы, а затем теряют их снова при первой же возможности. Маленькие геномы быстро копируются. Некоторые бактерии могут воспроизводиться каждые 20 минут, обеспечивая экспоненциальный рост с поразительной скоростью, пока есть сырье. При наличии достаточных ресурсов (очевидно, невозможного спроса) одна-единственная бактерия весом в одну триллионную грамма могла бы найти популяцию с массой, равной весу самой Земли, менее чем за два дня.

Теперь рассмотрим сложные клетки, которые радуются грозному титулу эукариот. Я бы хотел, чтобы у них было более дружелюбное имя, поскольку их важность не имеет себе равных. Все, что есть на этой земле, эукариотично — все сложные формы жизни, о которых мы говорили. Название происходит от греческого: eu означает «истинный», а karyon — «орех» или «ядро». Таким образом, у эукариотических клеток есть истинное ядро, что отличает их от бактерий, которые называются прокариотами из-за отсутствия такового.В некотором смысле приставка pro — это оценочное суждение, поскольку оно провозглашает, что прокариоты эволюционировали до эукариот. Я думаю, что это почти наверняка правда, но некоторые исследователи не согласятся с этим. Однако независимо от того, когда именно оно появилось, ядро является определяющей чертой всех эукариотических клеток. Мы не можем надеяться объяснить их эволюцию, не понимая, как и почему возникло ядро, и, наоборот, почему ни у одной бактерии никогда не развилось истинное ядро.

Ядро является «командным центром» клетки и заполнено ДНК, материалом генов.Помимо самого существования, существует несколько аспектов ядра эукариот, чуждых бактериям. У эукариот нет одной круглой хромосомы, как у бактерий, а есть ряд прямых хромосом, часто удваиваемых попарно. Сами гены не нанизаны вдоль хромосомы, как бусинки на веревочке, как у бактерий, а разбиты на кусочки и куски, с огромным пространством некодирующей ДНК между ними: у нас, эукариот, есть «гены по частям», ибо по какой-то причине. И, наконец, наши гены не лежат «голыми», как гены бактерий, а фантастическим образом связаны в белках, что не поддается вмешательству, как современная пластиковая подарочная упаковка.

Вне ядра эукариотические клетки тоже представляют собой особый мир (см. Рис. 4.1). Обычно они намного крупнее бактерий — в среднем от 10 000 до 100 000 раз больше их объема. А потом они полны всякого рода вещей: стопки мембран; изобилие запечатанных пузырьков; и динамический внутренний скелет клетки, который обеспечивает структурную поддержку, одновременно имея возможность демонтировать и восстанавливать себя вокруг клетки, позволяя изменять форму и движение. Возможно, наиболее важными из них являются органеллы.Эти микроскопические органы предназначены для выполнения определенных задач в клетке, так же как почки или печень выполняют свои собственные специализированные задачи в организме человека. Наиболее важными из них являются митохондрии, известные как «электростанции» клетки, которые вырабатывают энергию в форме АТФ. Средняя эукариотическая клетка содержит несколько сотен митохондрий, но некоторые содержат целых 100000. Когда-то они были свободноживущими бактериями, и последствия их захвата будут видны в этой главе.

Это просто отличия по внешнему виду.В поведении эукариотические клетки столь же арестованы и опять же совершенно отличаются от бактерий. За некоторыми незначительными исключениями, так сказать, практически все эукариоты занимаются сексом: они генерируют половые клетки, такие как сперматозоид и яйцеклетка, которые сливаются вместе, образуя гибридную клетку с половиной генов отца и половиной генов матери (подробнее о об этом в следующей главе). Все эукариотические клетки делятся через завораживающий гавот хромосом, которые удваиваются и выравниваются на веретене микротрубочек, прежде чем удаляться к противоположным концам клетки, как будто с поклоном и реверансом.Список эксцентриситетов эукариот можно продолжить, и я хочу упомянуть еще об одном: фагоцитоз или способность поглощать целые клетки и переваривать их внутри. Эта черта кажется древней, даже если некоторые группы, такие как грибы и растения, снова потеряли ее. Так, например, хотя большинство клеток животных и растений не бродят вокруг других клеток, иммунные клетки поступают именно так, когда они потребляют бактерии, используя тот же аппарат, что и амеба.

Все это в равной степени относится ко всем эукариотическим клеткам, будь то растения, животные или амебы.Конечно, между ними тоже есть много различий, но на фоне их общих свойств они бледнеют. Многие клетки растений содержат хлоропласты, например органеллы, отвечающие за фотосинтез. Подобно митохондриям, хлоропласты когда-то были свободноживущими бактериями (в данном случае цианобактериями), которые были поглощены целиком общим предком всех растений и водорослей. По какой-то причине эта предковая клетка не смогла переварить свой обед и в результате несварения желудка приобрела все необходимое, чтобы стать самодостаточным, питаясь только солнцем, водой и углекислым газом.Одним глотком он привел в движение всю цепочку обстоятельств, которая в конечном итоге отделяет неподвижный мир растений от динамизма животных. И все же равняться внутри растительной клетки, и это всего лишь одно различие, противопоставленное тысячам общих черт. Мы могли бы продолжить. Растения и грибы восстанавливают внешние стенки клеток, чтобы укрепить их структуру; у некоторых есть вакуоли и т. д. Но все это не более чем пустяковые различия, ничто по сравнению с пустой пустотой, отделяющей эукариотические клетки от бактерий.

И все же это дразнящая пустота, одновременно реальная и воображаемая. Практически по всем характеристикам, которые мы рассмотрели, существует определенная степень совпадения между бактериями и эукариотическими клетками. Есть несколько крупных бактерий и довольно много крошечных эукариот: их размер перекрывается. Бактерии имеют внутренний клеточный скелет, наряду с их клеточной стенкой, состоящий из волокон, очень похожих на скелет эукариотических клеток. В какой-то мере он даже кажется динамичным. Есть бактерии с прямыми (а не кольцевыми) хромосомами, со структурами, напоминающими ядро, с внутренними мембранами.У некоторых отсутствуют клеточные стенки, по крайней мере, на части их жизненного цикла. Некоторые живут в сложных колониях, которые могут сойти за многоклеточные организмы, конечно, для бактериальных апологетов. Есть даже один или два случая, когда бактерии содержат внутри себя другие, даже более мелкие бактерии — загадочное открытие, учитывая, что не известно ни одной бактерии, которая могла бы проглатывать клетки путем фагоцитоза. Мне кажется, что бактерии начали изучать почти все эукариотические черты, но затем остановились, не имея возможности продолжить эксперимент по какой-либо причине.

Возможно, вам не без основания кажется, что перекрытие — это то же самое, что и континуум, и поэтому объяснять нечего. Между бактериями и эукариотами не может быть пустоты, если существует континуум от простых бактерий на одном конце спектра до сложных эукариот на другом. В каком-то смысле это правда, но я думаю, что это заблуждение, потому что, хотя действительно есть некоторая степень перекрытия, на самом деле это перекрытие двух отдельных спектров — усеченного для бактерий, который варьируется от «крайней простоты» до «ограниченного» сложность », а для эукариот — гораздо более длинная — от« ограниченной сложности »до« ошеломляющей сложности ».Да, перекрытия есть, но бактерии никогда не продвигались далеко вверх по эукариотическому континууму; это сделали только эукариоты.

Разница убедительно проиллюстрирована историей. В течение первых 3000 миллионов лет жизни на Земле (с 4000 до 1000 миллионов лет назад) преобладали бактерии. Они полностью изменили свой мир, но почти не изменили себя. Изменения окружающей среды, вызванные бактериями, были потрясающими, масштаб которых трудно себе представить даже нам, людям. Например, весь кислород в воздухе происходит за счет фотосинтеза, а вначале только цианобактерий.«Великое окислительное событие», когда воздух и залитые солнцем поверхностные океаны были затоплены кислородом около 2200 миллионов лет назад, навсегда изменило нашу планету; но это изменение не произвело особого впечатления на бактерии. Произошел просто сдвиг в экологии в сторону бактерий, которые любят кислород. Один тип бактерий стал преобладать над другим, но все они остались исключительно бактериальными. То же самое и с другими монументальными сдвигами в условиях. Бактерии были ответственны за удушение океанских глубин сероводородом за небольшую сумму в 2 миллиарда лет; но они всегда оставались бактериями.Бактерии были ответственны за окисление атмосферного метана, вызвав глобальное замораживание, первый снежный ком Земли; но они остались бактериями. Возможно, самое значительное изменение было вызвано появлением сложных многоклеточных эукариот за последние 600 миллионов лет. Эукариоты предложили бактериям новый образ жизни, например, вызвать инфекционные заболевания; но бактерии остаются бактериями. Нет ничего более консервативного, чем бактерия.

Итак, история началась с эукариот.Впервые стало возможным страдать «одно проклятое за другим» вместо бесконечного однообразия всего этого. В некоторых случаях все происходило чертовски быстро. Кембрийский взрыв, например, является архетипическим явлением эукариот. Это был момент — геологический момент, который длился, возможно, пару миллионов лет, — когда крупные животные впервые внезапно материализовались в летописи окаменелостей. Это не были морфологически предварительные формы, это не шествие червей, а удивительный подиум странных форм тел, некоторые из которых снова исчезли почти так же быстро, как и появились.Как будто сумасшедший творец внезапно проснулся и немедленно занялся восполнением всех этих эонов потерянного времени.

Технический термин для такого взрыва — «излучение», при котором одна конкретная форма внезапно взлетает по какой-либо причине и вступает в короткий период безудержной эволюции. Изобретательные новые формы исходят из изначальной формы, как спицы в колесе. Хотя кембрийский взрыв является наиболее известным, есть много других примеров: колонизация земли, рост цветущих растений, распространение трав или диверсификация млекопитающих, и это лишь некоторые из них.Эти события имеют тенденцию происходить, когда генетические перспективы встречаются лицом к лицу с возможностями окружающей среды, например, после массового вымирания. Но независимо от причины такое великолепное излучение уникально для эукариот. Каждый раз процветали только эукариотические организмы; бактерии, как всегда, остались бактериями. Можно сделать вывод, что человеческий интеллект, сознание, все свойства, которые мы так дорожим и ищем где-то еще во Вселенной, просто не могли возникнуть у бактерий: по крайней мере, на Земле они являются уникальными эукариотическими чертами.

Различие отрезвляющее. В то время как бактерии заставляют нас, эукариот, устыдиться своей хитростью своей биохимии, они серьезно отстают в своем морфологическом потенциале. Кажется, они неспособны творить чудеса, которые мы видим вокруг нас, будь то гибискус или колибри. И это делает переход от простых бактерий к сложным эукариотам, возможно, самым важным переходом в истории нашей планеты …

Исследование пространственных рецептивных полей сложных клеток первичной зрительной коры

Аннотация

Одна из основных задач визуальной нейробиологии — понять, как информация обрабатывается нейронными цепями в зрительной системе.После исторических экспериментов Хьюбела и Визеля с помощью экспериментальных подходов было обнаружено гораздо больше аспектов обработки визуальной информации в мозге. Однако многие вычисления, лежащие в основе такой обработки, остаются неясными или даже неизвестными. В сетчатке и латеральном коленчатом ядре основные вычисления были идентифицированы путем измерения ответов нейронов на простые зрительные стимулы, такие как решетки и ориентированные полосы. Однако в более высоких областях зрительного пути e.г. В зрительных областях коры многие нейроны (включая сложные клетки) не могут быть охарактеризованы полностью на основе их ответов на простые стимулы. Сложные клетки зрительной коры не обладают линейными свойствами рецептивного поля. Следовательно, неспособность линейных моделей рецептивного поля описать поведение таких нейронов заставляет нейробиологов искать более правдоподобные количественные модели. Эффективное кодирование — это вычислительная гипотеза о сенсорных системах. Недавно разработанные модели, основанные на гипотезе эффективного кодирования, смогли уловить определенные свойства сложных клеток первичной зрительной коры.Модель независимого анализа подпространств (ISA) и модель ковариации являются такими примерами этих моделей. Модель ISA использует понятие энергетической модели для описания реакции сложных ячеек, тогда как модель ковариации основана на недавнем предположении, что сложные ячейки имеют тенденцию кодировать статистические зависимости второго порядка визуального ввода. В этой диссертации параметрическая техника обобщенной квадратичной модели (GQM) в сочетании со стимуляцией белого гауссовского шума используется для определения пространственных рецептивных полей сложных клеток в первичной зрительной коре кошек.Достоверность идентифицированных фильтров рецептивного поля проверяется путем измерения их эффективности при прогнозировании ответов на тестовые стимулы с использованием коэффициентов корреляции. Полученные данные свидетельствуют о том, что большинство сложных клеток первичной зрительной коры головного мозга кошек лучше всего описывать с помощью линейных и одного или нескольких квадратичных фильтров рецептивного поля, которые классифицируются как смешанные сложные клетки. Мы заметили, что некоторые сложные клетки демонстрируют как линейные, так и квадратичные зависимости от идентифицированного фильтра их рецептивных полей.Это часто приводит к значительному сдвигу в характеристиках-контрастных ответах этих клеток, что приводит к нарушениям свойства инвариантности полярности сложных клеток. Наконец, количественное сравнение выполняется между экспериментом и теорией с использованием статистического анализа популяции рецептивных полей клеток, идентифицированных экспериментально и предсказанных с помощью эффективных моделей кодирования. Для этого, мотивированные экспериментальными данными для сложных клеток, вводится модификация модели ISA, которая включает линейный член.Восприимчивые поля смоделированной модели модифицированного ISA и ковариационной модели затем используются для сравнения с экспериментальными данными. В то время как модифицированная модель ISA и ковариационная модель сопоставимы в прогнозировании характеристик рецептивных полей сложных клеток в первичной зрительной коре, последняя более способна объяснить наблюдаемую неоднородность внутри рецептивного поля сложных клеток, включая различия в предпочтениях ориентации и соотношении пространственных частота для фильтров рецептивного поля той же клетки.Однако основные расхождения между теорией и экспериментом заключаются в полосе пропускания ориентации и полосе пропускания пространственной частоты фильтров рецептивного поля, где совокупность фильтров рецептивного поля предсказанной модели демонстрирует гораздо более узкую полосу пропускания. Эти результаты, таким образом, предполагают субоптимальность экспериментальных фильтров рецептивного поля с точки зрения эффективности кода.