Pubblicato da I fotorecettori (cellule specializzate nella cattura dell'energia della luce) sono localizzati nella retina, una membrana che ricopre il fondo del bulbo oculare, che è pieno di liquido.
La superficie anteriore del bulbo oculare è rivestita dalla cornea, un tessuto trasparente concavo che contribuisce a far andare la luce nel fondo dell'occhio.
Dietro alla cornea si trova l'iride, un tessuto pigmentato a forma di ciambella dal quale dipende il colore degli occhi.
L'iride è opaca e quindi la luce passa attraverso la pupilla, un'apertura circolare al centro dell'iride.
La pupilla viene dilatata o stretta attraverso le fibre muscolari dell'iride, che regolano il livello di luce in entrata.
Dietro l'iride si trova il cristallino, che continua il processo di focalizzazione iniziato dalla cornea, e cambia forma a seconda delle esigenze.
La messa a fuoco effettuata dalla cornea e dal cristallino fanno
convergere i raggi in un punto particolare della retina, formando
l'immagine dell'oggetto osservato.
In ciascun occhio ci sono milioni di cellule fotorecettrici, e questi fotorecettori sono di due tipi: i coni consentono la visione nitida e a colori degli oggetti in condizione di luce nitida, i bastoncelli consentono la visione quando la luce è debole.
I coni sono localizzati soprattutto nella fove, un'area della retina dove si focalizza luce.
Una retina umana contiene mediamente 6 milioni di coni e 120 milioni di bastoncelli.
Questi fotorecettori sono caratterizzati nel loro segmento più estremo, da un pigmento fotosensibile, una sostanza chimica che agisce alla luce, che nei bastoncielli si chiama rodopsina, la quale, quando colpita dalla luce genera una serie di reazioni chimiche che a loro volta modificano il potenziale elettrico delle membrana producendo la trasduzione, che passando dal nervo ottico arrivano al cervello.
Il punto della retina da cui emergono gli assoni è detto punto cieco, per via della completa assenza dei fotorecettori.
La visione che dipende dai coni è specializzata per l'acuità (la distinzione dei contorni degli oggetti) e la percezione dei colori, mentre quella che dipende dai bastoncelli è specializzata per la sensibilità, ovvero la capacità di vedere con luce molto debole.
In quest'ultimo caso però la visione manca di acuità, quindi si percepisce solo la forma generale degli oggetti, ma non il colore o i particolari.
In queste condizioni, gli oggetti risultano meglio distinti se non osservati direttamente (se ad esempio si guarda una stella, la visione migliore si ha a circa 20 gradi, perchè con quell'angolazione la luce cadrà proprio nella parte della retina con maggiore concentrazione di bastoncelli).
Il graduale adattamento alla luce che si verifica all'ingresso di una stanza buia, viene detto adattamento all'oscurità, e il fenomeno inverso viene invece chiamato adattamento alla luce.
Le cellule gangliari sono delle cellule della retina, che dal punto cieco, con i loro lunghi assoni, lasciano l'occhio dando origine al nervo ottico.
Le cellule gangliari ricevono gli input da interi gruppi di bastoncelli e/o coni, formando il cosidetto campo recettivo.
La convergenza neurale è quel fenomeno per cui l'attività di molti recettori viene canalizzata su un numero inferiore di neuroni sensoriali.
Un'elevata convergenza neurale fa aumentare la sensibilità a scapito della acuità.
I colori
I colori che vediamo nei vari oggetti dipendono dalle lunghezze d'onda della luce riflessa dagli stessi oggetti.
La luce è una forma di energia elettromagnetica che può essere descritta come un'onda e come delle particelle.
Queste particelle, sono dette fotoni, e sono singoli pacchetti di energia luminosa che mentre si propagano verso il vuoto pulsano in forma d'onda.
La luce viaggia circa ad una velocità di circa 300.000 km al secondo, e la distanza che i fotoni percorrono dall'inizio di una pulsazione e l'inizio della successiva costituisce la lunghezza d'onda della luce.
La gamma delle frequenze d'onda che compongono lo spettro visibile dagli umani è composta da 400 nanometri e 700 nm, onde più corte sono i raggi X e gamma, mentre onde più lunghe sono i raggi infrarossi, le microonde e le onde radio.
La luce bianca invece (ad esempio quella del sole) è una combinazione di tutte le frequenze d'onda dello spettro visibile.
Gli oggetti differiscono rispetto alle lunghezze d'onda che riflettono perchè contengono sulla propria superficie dei pigmenti, sostanze chimiche che assorbono la luce di particolari lunghezze d'onda modificandone il riflesso.
Una miscela di pigmenti costituisce la combinazione sottrattiva dei colori, così definita perchè questi creano la percezione del colore sottraendo/assorbendo la luce di alcune lunghezze d'onda.
Il fenomeno opposto invece si chiama la combinazione additiva dei colori, che si verifica al mescolarsi di luci colorate.
La legge delle tre primarie afferma che tre luci di una lunghezza d'onda differente, mescolate nelle opportune proprorzioni possono combinarsi in modo da produrre qualsiasi tipo di colore.
Le primarie per far si che questa legge sia valida devono provenire dalle regioni dello spettro del rosso, del blu/violetto e del verde/giallo-verde, detti anche colori fondamentali.
Il diagramma cromatico comprende tutte le probabili combinazioni derivate da questa legge.
La legge della complementarità afferma che la combinazione di particolari coppie di luci con opportune lunghezze d'onda, produce la sensazione visiva del bianco.
La teoria tricromatica proposta da Thomas Young e ripresa Hermann Helmholtz (1852) afferma che la visione dei colori è mediata da tre differenti tipi di recettori, ognuno dei quali è sensibile ad una specifica banda di lunghezze d'onda.
Esistono dunque coni del blu, del verde e del rosso, e il daltonismo può derivare dal fatto che alcune persone abbiano solo 2 ti dipi di fotopigmenti dei coni, in una condizione chiamata da dicromia.
La teoria dei processi antagonisti di Ewald Hering (1878) sostiene che la capacità di vedere i blu e i gialli sia mediata da un sistema per il blu-giallo formato da cellule ad azione antagonista, che inibiscono un colore piuttosto che un'altro a seconda della lunghezza d'onda che ricevono.
Hering spiega la teoria della complementarità precedentemente vista, col fatto che la combinazione di due lunghezze d'onda specifiche producono effetti di segno opposto che si annullano a vicenda, generando quindi il bianco.
La teoria di Hering è anche in grado di spiegare la complementarità delle immagini postume, un fenomeno che porta a vedere i colori complementari dei colori osservati in particolari condizioni.
Si possono unificare le teorie di Helmholz e Hering dicendo che: la retina contiene tre tipi di coni che codificano le lunghezze d'onda della luce secondo i principi della legge tricromatica, ma questi coni inviano i loro impulsi a cellule gangliari che traducono il codice tricromatico in un codice di processi antagonisti, come affermato dalla teoria di Hering.
Gli oggetti sono definiti dai loro contorni, che sono linee di contrasto originate dalla giustapposizione di due differenti graduazioni di luminosità, contrasto percepito dal nostro sistema visivo.
Kuffler scoprì che il campo recettivo della maggior parte delle cellule gangliari consiste di due porzioni, una di tipo on ed una di tipo off, che fanno aumentare o diminuire l'attività neurale.
Hubel e Wiesel scoprirono che per alcuni neuroni, il loro intero lato consiste in un'area on e l'altro in un'area off, e che questi neuroni sono in grado di individuare l'orientamento di ogni area di contrasto luminoso presente nella scena visiva.
In un pattern costituito da elementi che si ripetono regolarmente, la frequenza spaziale consiste nel numero di ripetizioni per unità di lunghezza nell'immagine retinica.
Gli elementi ripetuti costituiscono la grana visiva di un oggetto (es squame di un pesce).
Gli oggetti differiscono tra di loro rispetto alla loro grana visiva.
L'interpolazione di superfici afferma che: in assenza di informazioni che indichino il contrario, si assume che una data area di una scena visiva sia dello stesso colore, luminosità e grana delle aree circostanti.
I neuroni responsabili dei vari processi visivi sono situati nella corteccia visiva primaria, situata nella regione posteriore del lobo occipitale.
Le varie aree visive della corteccia sono specializzate nell'elaborazione di tipi diversi d'informazione.
La teoria di Ungerleider e Mishkin afferma che esistano due principali canali:
- La via WHAT
I neuroni che formano la via what sono localizzati nella porzione inferiore dei lobi occipitale e temporale e rispondono selettivamente alle caratteristiche degli stimoli visivi più cruciali per l'identificazione degli oggetti, come il colore e la forma.
Sono stati individuati due tipi di principali deficit della via what:
L'agnosia visiva per le forme che permette di captare l'oggetto nel campo visivo e di riconoscerne alcuni elementi come il colore e la luminosità, ma non la forma.
L'agnosia visiva per gli oggetti permette di captare la forma degli oggetti, ma non di riconoscerli.
La prosopoagnosia consiste invece nell'incapacità di riconoscere le facce delle persone.
- La via WHERE
Localizzata nelle regioni superiori dei lobi occipitale e parietale, serve per guidare le azioni in quanto serve a valutare le distanze e la localizzazione spaziale degli oggetti.
E' quindi sensibile anche alla forma degli oggetti, anche se non è in grado di fare le elaborazioni della via What a riguardo.
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