Nello studio di percezione visiva e sensibilità alla luce e al contrasto Le proprietà fisiche della luce non sono così interessanti quanto il fatto di poterne misurare la risposta percettiva.

Il primo l'aspetto rilevante è la brillantezza che, pur essendo un termine fisico, lo rendiamo equivalente alla percezione della quantità di luce emessa da una sorgente o riflessa da una superficie illuminata.

La seconda misura è la luminosità, o percezione percentuale della luce riflessa rispetto alla luce totale che cade su una superficie, è la correlazione psicologica della riflettanza (il soggetto dice se il pigmento superficiale è bianco, grigio o rosso).

Percezione visiva e sensibilità alla luce

La sensazione di brillantezza dipende dall'attuale sensibilità dell'occhio, se entriamo in un cinema, in una stanza poco illuminata, tutto sembra buio, poco luminoso, ma dopo un po' ci si abitua, diventa più chiaro, ci adattiamo. I bastoncelli sono responsabili dell'adattamento in condizioni scotopiche (luce scarsa) e i coni in condizioni fotopiche (luce abbondante).

Possiamo misurare la curva di adattamento al buio e alla luce, sia in retina centrale, coni, come nella retina periferica, bastoncelli. Sappiamo che i bastoncelli sono più sensibili alla luce, ecco perché una sorgente luminosa viene percepita come più luminosa quando stimola la periferia retinica rispetto al fovea (Drim 1980).

lunghezza d'onda della luce

Anche la lunghezza d'onda della luce è un fattore che influisce sulla luminosità. La luce gialla a onde medie è percepita come più luminosa della luce blu a onde corte.

In pratica le luci rosse servono per illuminare stanze dove si vuole essere in penombra, poiché questa luce non viene percepita dalle aste e quindi non è necessario attendere che si adattino alla penombra per vedere qualcosa, il la visione è dovuta all'azione diretta dei coni, che sono sensibili a questa lunghezza d'onda, senza la necessità di attendere il tempo richiesto dalle aste.

brillantezza

La percezione della luminosità è correlata al tempo di esposizione alla luce e all'area della retina stimolata.

I bastoncelli e i coni hanno un certo livello di sensibilità, se la quantità di luce che arriva è bassa hanno bisogno di più tempo per raggiungere il livello di energia necessario alla stimolazione dei fotorecettori, allo stesso modo di quando scattiamo una foto di notte , l'otturatore rimane aperto più a lungo, questa è nota come legge Bunsen-Roscoe. La relazione matematica tra il tempo di esposizione e l'intensità della luce necessaria per l'attivazione dei fotorecettori è nota come legge di Bloch.

Intensità e grandezza dello stimolo luminoso

Un'altra relazione importante è tra l'intensità e l'entità dello stimolo.

Per piccoli stimoli è soddisfatta la legge di Ricco, aumentando l'intensità possiamo diminuire l'entità dello stimolo. Quando l'entità dello stimolo è grande, maggiore di 10' di angolo visivo, l'aumento dell'area ha un effetto minimo, cioè quando l'intensità diminuisce, uno stimolo maggiore richiede un aumento maggiore dell'area per ottenere la stessa compensazione , è la cosiddetta legge di Piper. Oltre i 24º dell'angolo visivo, non c'è alcun vantaggio nell'aumentare l'entità dello stimolo e la possibile percezione dipende solo dall'intensità.

Sensibilità retinica alla luce

Sappiamo che la massima sensibilità della retina, in condizioni ideali di adattamento al buio e con luce adeguata, è di 6 quanti di luce, questa è la soglia minima per percepire una sensazione di luminosità, e corrisponde alla stimolazione di 6 bastoncelli, uno per ogni fotone.

fotometria oculare

Nella fotometria oculare sono descritti tre processi di base:

  1. Riflessione
  2. assorbimento
  3. dispersione

Riflessione

In generale, sappiamo che a fronte di un improvviso cambiamento indice di rifrazione, oltre a deviare la direzione del raggio luminoso, si verificherà un fenomeno di riflessione.

L'interfaccia aria-cornea è il punto in cui si verifica il maggior cambiamento degli indici di rifrazione, quindi è su questa superficie che sarà la massima riflessione della luce e, con essa, la maggiore perdita di luce che raggiunge la retina. In misura molto minore, la riflessione si verifica sul retro del cornea, nell' cristallino e sulla retina.

L'angolo di incidenza della luce sulle superfici è l'altro fattore che definisce il grado di riflessione, quindi maggiore è l'angolo di incidenza, maggiore è la riflessione. Questo spiega perché gli oggetti che si trovano alla periferia del campo visivo, oltre ad essere visto peggio stimolando le aree periferiche della retina, e gli effetti aberrometrici dell'ingresso in aree paracentrali delle diottrie oculari, si aggiungerà l'effetto di riflessione sulle superfici della cornea e del cristallino, che determina una perdita di luce che entra nell'interno dell'occhio, la retina.

assorbimento

La trasmissione o l'assorbimento delle radiazioni da parte dei diversi mezzi oculari determina le lunghezze d'onda che raggiungono la retina.

La cornea assorbe tutta la radiazione di lunghezza d'onda inferiore a 290 nm, nella regione dell'ultravioletto, UV-B, trasmettendo quasi tutta la radiazione visibile e fungendo nuovamente da filtro per l'infrarosso, assorbendo quasi tutta la radiazione da 2 mcm. Il umore acqueo Contribuisce ad assorbire l'ultravioletto che la cornea ha lasciato passare e permette al resto della radiazione di passare quasi completamente.

Il cristallino è responsabile della maggiore perdita di radiazione visibile che raggiunge la retina. Il suo assorbimento è più importante nel blu che nel giallo, variando con l'età. Nella gamma UV assorbe tra 300 e 400 nm, impedendo agli UV-A di raggiungere la retina, quindi è importante considerare questo fattore nella chirurgia della cataratta, è necessario impiantare lenti con filtro UV o quando eseguiamo trattamenti di reticolazione.

Il vitreo ha di nuovo un fattore di assorbimento quasi nullo. Il macchia ha inoltre un'importante componente filtrante, non lascia che la luce che arriva alla retina raggiunga i coni senza ulteriori indugi, filtra le radiazioni ad onde corte, inferiori a 490 nm, contribuendo ad una migliore qualità visiva, riducendo le aberrazioni cromatiche.

dispersione

Lo scattering è un altro fenomeno che provoca la perdita di luce nel passaggio dell'energia radiante attraverso l'occhio alla retina ed è dovuto alle particelle submicroscopiche che si trovano nelle cellule dei tessuti che costituiscono il mezzo trasparente attraverso il quale deve passare la luce. La dispersione aumenta quando c'è una certa opacizzazione nei media, come ad es babbeo o cataratta.

Acuità visiva

È descritto come la capacità dell'occhio di definire i dettagli ed è stabilito come una relazione matematica tra la dimensione di un oggetto e la sua distanza dall'occhio. È l'inverso dell'angolo "u" (vedi figura), espresso in minuti e un angolo di 1 minuto è considerato un valore di riferimento normale, motivo per cui si parla di visione unitaria come equivalente alla visione normale.

Calcolo dell'acuità visiva

Per il suo calcolo si procede come segue: tangente dell'angolo "u" = dimensione dello stimolo / distanza dall'occhio, quindi uno stimolo di 2.4 cm situato a 70 cm, 2.4/70 = 0.034, la sua tangente è 2º, angolo visivo , e poiché AV è l'inverso di "u", in questo caso è ½ = 0.5, quindi AV è 0.5, usando la notazione che conosciamo come scala decimale.

acuità visiva

AV: 1/u = 1 min

La notazione può essere 6/6 (inglese), in cui le lettere più piccole sono viste a 6 m, quindi 6/9, significa che quell'individuo vede a 6 metri, al massimo le lettere che un individuo normale vedrebbe a 9 m. Nella notazione anglosassone, poiché 1 m è pari a 20 piedi, la visione normale è 20/20 e 6/9 è pari a 20/30.

misurare l'acuità visiva

Ci sono diversi modi o ottotipi per prendere il acuità visiva, essendo gli ottotipi da ricognizione i più usati (Snellen 1862). Il problema con questo tipo di ottotipi è che sono basati su lettere, il che presuppone un fattore cognitivo di riconoscimento che può falsificare la misurazione di VA, per questo Landolt (1889) ha modificato il test, utilizzando anelli con aperture che si trovano in diversi posizioni, come una "C" che varia il suo orientamento.

misurare l'acuità visiva

Altri modi per misurare l'acuità visiva

Esistono altri modi per misurare l'acuità visiva:

  • Acuità direzionale del nonio: Richiede all'osservatore di distinguere una linea spezzata da una linea retta.
  • Nitidezza del reticolo o risoluzione: Richiede all'osservatore di distinguere l'orientamento delle barre reticolari o la spaziatura tra le barre.

In generale, ottotipi come gli anelli di Snellen o di Landolt utilizzano figure con i dettagli che devono essere distinti (apertura dell'anello), con una dimensione 5 volte inferiore alla dimensione della figura, il che crea confusione poiché se siamo con una figura dimensione equivalente ad un VA di 1, in realtà, poiché la dimensione del dettaglio è 1/5 della dimensione della figura, la visione, l'acuità visiva, dovrebbe essere maggiore, maggiore dell'unità.

Sensibilità alla luce

Per misurare la sensibilità alla luce prenderemo in considerazione due valori:

soglia assoluta: La minor quantità di luce, in termini radiometrici (energia) o fotometrici (luminanza), per uno stimolo da rilevare e costituirebbe la massima sensibilità visiva, che a sua volta dipende dal diametro dei fotorecettori nella retina.

minimo separabile: Questa è la capacità di distinguere tra due punti, due stimoli. L'area di maggiore concentrazione è la macula e per poter percepire due stimoli separati è necessario stimolare due coni, separati da un terzo tra loro, inattivo. Questa unità biologica minima suppone un'area equivalente a una risoluzione di 30 cicli, anche se sappiamo che l'occhio umano è in grado di rilevare variazioni di inclinazione che corrispondono ad angoli di visione di 5 secondi, 25 volte più piccoli del diametro di un cono. Questo è ciò che è noto come iperacuità.

L'area stimolata della retina ha implicazioni anche per l'acuità visiva, l'acuità maggiore si verifica con i coni e questi sono distribuiti con maggiore densità nella fovea e man mano che ci allontaniamo la loro concentrazione diminuirà, quindi l'acuità visiva da 20º periferico alla fovea è molto più basso (curve di Peichl e Wasle, 1979).

Analisi della vista con stimoli visivi

Partiamo dalla teoria di Fourier, che stabilisce la possibilità di analizzare qualsiasi pattern di stimoli in una serie di onde sinusoidali, in modo che un pattern complesso possa essere scomposto in pattern più semplici, ognuno dei quali sarebbe visto come un pattern con variazione luce regolare e scuro se osservato separatamente. Secondo le regole di Fourier, è possibile riprodurre qualsiasi schema, ripetuto o meno, combinando le onde sinusoidali appropriate.

Interpretazione della luce nei nostri occhi

Le immagini, gli stimoli provenienti dall'esterno, come le zebre nella figura, possono essere scomposti in schemi d'onda sinusoidali e la somma di un insieme di più onde sinusoidali produrrà uno schema più complesso, costituisce la "abbreviazione" per il analisi del sistema visivo.

la luce nei nostri occhi

I tralicci possono variare nel numero di barre, nella loro frequenza. Maggiore è la frequenza, maggiore è la risoluzione del sistema ottico. Cioè, per poter differenziare che sono barre e non una macchia.

Qualità del sistema ottico

Quando ci sono molte barre e lo spazio tra loro è molto piccolo, il sistema ottico deve avere un'alta risoluzione per poterle percepire come barre.

La rappresentazione grafica o matematica di come determinate frequenze spaziali vengono accuratamente distinte mentre altre vengono perse perché il sistema non ha una risoluzione sufficiente è nota come Spatial Modulation Transfer Function (MTF). Questa funzione misura la capacità del sistema di trasferire accuratamente l'immagine originale della modulazione spaziale dallo stimolo target attraverso il sistema alla sua decodifica finale ed è un metodo per studiare la qualità di un sistema ottico.

Misura la sensibilità al contrasto

Le griglie vengono utilizzate clinicamente per misurare il sensibilità al contrasto, rilevando il minimo contrasto tra le strisce scure e chiare di un reticolo, in modo che il reticolo venga percepito come tale e non come una macchia grigia. In questo modo stiamo analizzando il sistema ottico dell'occhio, in modo simile a come abbiamo fatto con la funzione di trasferimento della modulazione spaziale, che non è possibile nell'occhio, poiché non possiamo aprirlo e registrare ciò che accade sulla retina, quindi cosa non ci resta che registrare la coscienza dell'osservatore, ciò che vede.

Gli studi dimostrano che la vista negli esseri umani è più sensibile al punto di 6 cicli al secondo, in calo da questo livello. Ciò significa che a questo punto possiamo vedere gli stimoli anche con un minimo grado di contrasto, mentre gli stimoli a frequenza più alta necessitano di più contrasto per essere percepiti.

La stessa cosa accade anche dall'altra parte, con stimoli inferiori a 6 cicli la risoluzione diminuisce. Questo tipo di analisi della visione è ciò che è noto come curve di sensibilità al contrasto o CSF, Contrast Sensitivity Function, quando vengono valutati diversi livelli di frequenza (vedi sotto).

sensibilità al contrasto

La figura rappresenta graficamente il curva di sensibilità al contrasto. La linea nera è il livello di visione in funzione delle frequenze spaziali e del contrasto, massimo al punto 6 cicli/sec.

È stato dimostrato che le curve della funzione di trasferimento della modulazione spaziale nell'uomo variano con l'età, raggiungendo un massimo a 20 anni di età e riducendosi gradualmente in seguito, con uno spostamento a sinistra e una diminuzione dell'apice massimo.

percezione visiva e sensibilità al contrasto

È ammessa l'ipotesi multicanale, dove ci sarebbe un certo numero di canali, circa sei, in cui ognuno ha una risposta massima ad uno specifico tipo di frequenza, a seconda del campcellule ricettive delle cellule (area di stimolazione e area di inibizione), durante la "sintonizzazione" tra il campoy la frequenza, cioè la barra luminosa viene adattata all'area di stimolo e quelle scure alla zona di inibizione (nel caso di campo centro + e periferia -):

percezione visiva e sensibilità alla luce

Sebbene questo processo di filtraggio dei canali inizi nella retina (cellule centro-periferiche), diventa rilevante nelle cellule cerebrali, dove ci sarebbero 6 tipi di organizzazioni cellulari, ognuna sensibile a un tipo specifico di banda di frequenza, così come la sua risposta sarà essere maggiore o minore a seconda che lo stimolo sia più vicino o più lontano dalla banda di frequenza in cui è sintonizzato.

A seconda dell'organizzazione del campos ricettivo nella corteccia cerebrale, si può stabilire una certa rappresentazione matematica, quindi nel campos centro periferia, sarebbero filtri gaussiani mentre nel camporientamento del sistema operativo, il filtro è di tipo Gabor:

misurare la sensibilità al contrasto

sensibilità al contrasto

Abbiamo visto che una misura di ciò che vediamo era la misura dell'acuità visiva, ma questi dati sono molto parziali sul concetto di vedere.

Dopo aver analizzato i processi che seguono i meccanismi di percezione visiva, appare la "funzione di sensibilità al contrasto" (CSF), come un test che integra l'acuità visiva per comprendere meglio la vista di un individuo, la sua capacità di rilevare i dettagli.

I primi studi sulla funzione di sensibilità al contrasto si devono a Schade nel 1956, anche se non divenne popolare fino alla comparsa dei sistemi di analisi basati su tecniche di Fourier (scomposizione di un oggetto in frequenze spaziali).

Qualità del sistema ottico

Sappiamo che per conoscere le caratteristiche di un sistema ottico dobbiamo confrontare l'immagine generata con l'immagine proiettata. Se l'immagine che si genera dopo averla proiettata attraverso il sistema ottico è identica, diciamo che questo sistema ottico è perfetto ma, nella maggior parte dei casi, c'è sempre qualche tipo di distorsione o aberrazione che determina differenze tra le due immagini, quella differenza, la sua lo studio, generalmente indicato come "attenuazione" del contrasto, è ciò che viene chiamato funzione di trasferimento della modulazione spaziale o funzione di trasferimento della modulazione.

Misurare la sensibilità e la qualità del sistema ottico

Con le tecniche di Fourier possiamo scomporre tutti gli oggetti in bande di frequenza come questa, per caratterizzare un sistema ottico, quello che facciamo è vedere come trasmette ciascuna di queste frequenze spaziali. Questo è applicabile a un dispositivo ottico ma non all'occhio, poiché non abbiamo modo di isolare l'immagine che viene proiettata sulla retina.

Per risolvere questo problema, invece di mantenere costante il contrasto dell'immagine proiettata e vedere l'attenuazione nell'immagine che viene raccolta, la situazione viene invertita, il contrasto viene variato in ogni banda di frequenza e la capacità di rilevamento viene osservata dal soggetto.

In pratica quello che si fa è ridurre gradualmente il contrasto di una rete sinusoidale, mantenendo costante la sua luminanza media fino a raggiungere una soglia, cioè fino a quando l'osservatore non percepisce più la separazione delle sbarre della rete. L'inverso di questo livello di contrasto è la sensibilità al contrasto. Il test viene eseguito studiando diverse frequenze spaziali e quindi si ottiene la funzione di sensibilità al contrasto o CSF.

Risultati della sensibilità al contrasto

Il risultato mostra che il nostro sistema visivo agisce come un sistema di filtro passa-banda, attenuando le frequenze alte e molto basse, raggiungendo la sua massima sensibilità per frequenze comprese tra 3 e 6 cicli/grado.

La funzione di sensibilità al contrasto ha i suoi limiti poiché la retina non è un sistema lineare omogeneo. La distribuzione dei fotorecettori non è la stessa su tutta la sua superficie e anche i meccanismi di adattamento alla luce sono diversi a seconda della regione della retina che studiamo.

Sappiamo che questi punti di conflitto si riducono quando eseguiamo il test di sensibilità al contrasto con pochissima variazione di luminanza, che si verifica vicino alla soglia, a questo punto la risposta retinica è abbastanza omogenea e la funzione di sensibilità al contrasto è più preziosa. Per risolvere questo problema è stato anche proposto di studiare la funzione di sensibilità ottica al contrasto, come di consueto, e la sensibilità al contrasto retina-cervello, che si ottiene proiettando direttamente le reti sinusoidali sulla retina mediante metodi di interferometria, ovviando così alla cambiamenti nell'attenuazione che dipendono dalla struttura ottica dell'occhio. Il confronto di entrambe le funzioni permette di conoscere la reale funzione di sensibilità al contrasto di quell'individuo, quella totale, quella cerebrale e quella ottica, sottraendo l'una all'altra.

Come eseguire il test di sensibilità al contrasto

Nella pratica clinica si effettua solitamente il test proiettando 5 frequenze spaziali: 1.5, 3,6, 12 e 18 cicli/grado, che corrispondono, approssimativamente, ad acuità visive: 0.05, 0.1, 0,3, 0,6 e 1. Ogni banda si ridurrà gradualmente il suo contrasto mentre varia l'inclinazione delle frange. Esiste una variante che è il test di Regan, che consiste nel presentare 3 livelli di contrasto, 97%, 7% e 4%, e ad ogni livello si prende la VA con ottotipi di Snellen, rilevando il livello di acuità raggiunto dal paziente in ogni contrasto.

Aspetti che influenzano la sensibilità al contrasto

I valori della funzione di sensibilità al contrasto possono variare a seconda di vari fattori.

  • eccentricità retinica è uno di questi, la sensibilità al contrasto diminuisce man mano che ci allontaniamo dalla macula.
  • L'orientamento della rete Influenza anche, quindi c'è una maggiore sensibilità quando l'orientamento è verticale o orizzontale rispetto a quando è obliquo.
  • La lunghezza d'onda della luce utilizzata si presenta anche come fattore differenziale, il blu è molto più basso, con picchi massimi a frequenze di 2 o 3 cpd, tuttavia queste differenze si annullano quando si utilizzano filtri al posto della luce cromatica diretta, cosa che mette in dubbio i risultati ottenuti. le differenze nelle curve della funzione di sensibilità al contrasto per ciascun fotopigmento.
  • la sfocatura ha anche il suo ruolo, quando viene prodotta e analizzata la funzione di sensibilità al contrasto, si può notare che le basse frequenze non ne risentono, mentre le medie e le alte frequenze lo sono, registrando una diminuzione delle curve all'aumentare dell'intensità del blur.

Limiti della visione spaziale

Lo scopo della visione è estrarre informazioni dall'ambiente fisico attraverso la luce emessa, riflessa o trasmessa, da oggetti o superfici. Per ottenere informazioni utili, il sistema visivo deve classificare e codificare i cambiamenti che si verificano nell'immagine visiva. Le immagini naturali hanno un contenuto in frequenze spaziali a cui il sistema visivo sembra essersi adattato nella propria evoluzione.

Il sistema visivo presenta limitazioni imposte dal sistema ottico oculare e dal processo di trasduzione dell'impulso luminoso in uno elettrico nella retina, nonché dall'elaborazione di questo segnale a livello centrale.

Qualità ottica dell'immagine retinica

La luce che arriva alla retina deve passare attraverso le diverse diottrie oculari, subendone le imperfezioni, le aberrazioni e la diffrazione.

Spicca il fatto che l'asse visivo non coincide con l'asse ottico (di solito è spostato di 5º nasalmente) e che le superfici ottiche non hanno simmetria di rivoluzione, sono decentrate e inclinate l'una rispetto all'altra.

D'altra parte, il raggio di curvatura della retina rende l'occhio un sistema approssimativamente omocentrico, quindi le aberrazioni di curvatura di campo Sono molto ben compensati e ci si può aspettare un buon comportamento delle aberrazioni nella periferia della c.ampo visivo

aberrazioni ottiche

Le aberrazioni più frequenti sono la sfocatura:

  • sfocatura positiva: Quando i fuochi sono dietro la retina.
  • sfocatura negativa: Quando sono in vantaggio.

Aberrazioni cromatiche

Attualmente molto discusso, in cui alcuni autori insistono sulla riduzione per migliorare la qualità ottica, specialmente con nuovi design di lenti intraoculari. La realtà è che non ha molto senso poiché queste aberrazioni sono fondamentalmente dovute alla banda blu e poiché il numero di coni sensibili a questa lunghezza d'onda è molto inferiore a quello del verde e del rosso, soprattutto nella macula, questo tipo di aberrazioni a il livello maculare è minimo, il che rende superfluo l'uso di lenti speciali. Si stima che l'aberrazione cromatica nella macula non superi 0.5 diottrie.

aberrazioni sferiche

Sono dovute all'offuscamento dei raggi luminosi che passano a distanze diverse dal centro del cristallino o, se si preferisce generalizzare, dal centro dell'occhio. pupilla, inteso come il diaframma che determina il diametro “funzionale” delle lenti che permettono alla luce di passare verso la retina, in pratica la cornea. Si ammette che questo tipo di aberrazione aumenta quadraticamente con il raggio della pupilla, arrivando fino a 2 D per raggi marginali in pupille di 8 mm di diametro (4 mm di raggio). In questo caso il calcolo sarebbe:

Aberrazione sferica = 1/8 x r2

Con ciò vediamo che le aberrazioni sferiche sono importanti nella visione scotopica, di notte, mentre di giorno, con pupille comprese tra 2 e 3 mm, sono quasi trascurabili.

Gli altri tipi di aberrazioni di ordine superiore acquistano importanza a seconda delle caratteristiche dell'occhio e, soprattutto, del diametro pupillare, come nel caso dell'aberrazione sferica.

misurare la qualità ottica

Il modo per misurare la qualità ottica di un sistema è attraverso la funzione di trasferimento della modulazione spaziale, dove 1 è il suo valore massimo, cioè non c'è attenuazione quando si proietta una rete sinusoidale attraverso quel sistema ottico.

In clinica si utilizzano sistemi che cercano di emulare questo tipo di studio, sono i aberrometri basato su fronti d'onda, sia di tipo Hartman-Sharck che Sherning, stabilendo curve basate sull'attenuazione in diverse bande di frequenza, generalmente: 0,10,20,30 e 40 cpd. Il problema è che offrono dati indiretti che si avvicinano semplicemente alla realtà.

L'altro modo per studiare il sistema ottico dell'occhio è attraverso le funzioni di sensibilità al contrasto (CSF), discusse sopra.

Campionamento spaziale della retina

Sappiamo che i fotorecettori hanno la forma approssimativa di un lungo cilindro con un piccolo diametro e un indice di rifrazione maggiore del liquido che li circonda, fungendo da fibre ottiche che catturano la luce incidente per trasmetterla attraverso il fenomeno della riflessione totale.

Questo fatto è direttamente correlato all'effetto Stiles-Crawford, secondo il quale, in condizioni fotopiche, la luce che entra dal centro della pupilla è più efficace nella stimolazione retinica della luce che entra dal bordo della pupilla. La spiegazione è che la luce assiale viene intrappolata e guidata nei coni in modo più efficace della luce che entra nel bordo pupillare, formando un angolo di incidenza maggiore nei coni.

Massima qualità della vista

Il limite massimo di risoluzione sarà dato dai coni maculari, che sono quelli che hanno la maggiore capacità di catturare la luce, come abbiamo appena visto, e anche perché la macula è dove c'è una maggiore densità di essi, tutto dipenderà da le distanze tra loro.

La risoluzione massima, o frequenza spaziale limitante, sarà l'inverso del doppio della separazione tra gli elementi di campionamento, secondo l'espressione:

R (risoluzione) = 1 / 2 A

Dove R è la frequenza spaziale massima campionabile e A, l'interdistanza tra gli elementi di campionamento, i coni maculari, che è di circa 2.5 micron, pari a 0.5 minuti d'arco.

La frequenza di taglio sarà, 1 / 2 x 0.5 = 1 cicli/minuto d'arco = 60 cicli/grado (Soglia di visione assoluta). Se vengono proiettate sulla retina immagini con dettagli che superano questo livello di frequenza, non verranno viste, ci sono informazioni che passeranno inosservate all'occhio, è ciò che in inglese viene chiamato subsampling o aliasing.

Questo concetto di risoluzione massima è diverso dal concetto di "minimo separabile", cioè la capacità massima di differenziare tra due elementi separati tra loro. Se l'esperienza si fa con punti luce sui coni, perché questi appaiano separati, deve esserci un terzo cono in mezzo ai due, quindi, se applichiamo la formula R, ora la distanza tra i coni è nulla più lungo 2.5 , ma doppio, 5 micron, quindi la risoluzione diventa metà, 30 cicli/grado.

Il livello di risoluzione diminuisce rapidamente quando ci allontaniamo dalla macula, dalla fovea, c'è un aumento da 0.5 minuti a 2 minuti a soli 5º di eccentricità.

Effetti ambientali sulla vista

La luminosità percepita di un dato oggetto dipende più dalla luminanza degli oggetti adiacenti che dalla luminanza effettiva dell'oggetto stesso.

Quando percepiamo un oggetto su uno sfondo scuro, lo vediamo più luminoso e, al contrario, su uno sfondo più chiaro lo percepiamo come più scuro, meno luminoso, come appare in figura, è il “contrasto di luminosità simultaneo” che si spiega con il fatto della “inibizione laterale delle cellule” (l'attività di una cellula dipende dall'attività delle vicine, se non sono attive la cellula centrale ha una scarica massima ma, se quelle periferiche sono attivato, c'è un'inibizione del contiguo, di quello centrale). Questo spiega il fenomeno noto come bande di Mach.

effetti ambientali sulla vista

Questo fenomeno non è sempre soddisfatto come lo abbiamo descritto, sappiamo che ci sono situazioni in cui si produce una percezione totalmente contraria a quella attesa secondo l'inibizione laterale, questo è stato studiato dai ricercatori della Gestalt (figura in basso), dove fattori di cognizione e di -tipo giù.

Effetti temporanei sulla vista

Non si tratta di processo di adattamento chiaro o scuro, è ciò che è noto come adattamento selettivo o sazietà neurale o affaticamento.

Dopo aver presentato uno stimolo, ad esempio un reticolo a 6 cicli, se eseguiamo un'analisi della funzione di trasferimento della modulazione spaziale, vediamo come c'è un calo della sensibilità a quella frequenza, si è verificato un affaticamento a quello stimolo.

Percezione di luminosità e oscurità

Sembra ragionevole ammettere che la percezione della luminosità e dell'oscurità siano le estremità di un unico continuum.

Tuttavia, sappiamo che i meccanismi responsabili di entrambe le percezioni sono diversi. Le cellule con il centro acceso e la periferia spenta sono responsabili della luminosità, e le cellule con il centro spento e la periferia accesa sono responsabili della percezione dell'oscurità.

Sensibilità e adattamento chiaro-scuro

Abbiamo già evidenziato all'inizio di questo articolo l'esperienza di come la sensibilità alla luce aumenti dopo essere stati per un po' al buio.

Questa maggiore sensibilità si verifica in due fasi:

  • Primo stadio: veloce grazie ai coni
  • Secondo stadio: più lento, a causa delle aste.

misurare l'adattamento al buio

Sperimentalmente possiamo definire una curva di adattamento al buio, mettendo in relazione sensibilità e tempo al buio. Viene utilizzato un punto fissazione e una luce periferica che l'osservatore deve rilevare mantenendo lo sguardo sul punto di fissazione. Per misurare la curva di sensibilità al buio, l'osservatore si adatta alla luce intensa e gli viene chiesto di guardare uno stimolo. Per misurare la sensibilità adattata alla luce, all'osservatore viene chiesto di regolare l'intensità della luce fino a quando non può essere vista a malapena, quindi la luce viene spenta per avviare il processo di adattamento al buio e ogni tanto all'osservatore viene chiesto di regola l'intensità della luce di prova in modo che tu possa vederla a malapena.

adattamento visivo al buio

La figura mostra la curva dopo 28 minuti di adattamento al buio, dove si può notare che con il passare del tempo la rilevazione della luce periferica viene eseguita con minore intensità, indicando un aumento della sensibilità.

Questa sensibilità aumenta in due fasi, la prima, rapida, durante i 3 o 4 minuti che seguono allo spegnimento della luce, poi ristagna tra 7 e 10 minuti per poi aumentare nuovamente nei 20 o 30 minuti successivi.

Sensibilità alla luce dopo il tramonto

In condizioni normali, la sensibilità alla luce al termine del periodo di buio è 100.000 volte superiore alla sensibilità visualizzata all'inizio del test, prima che la luce si spenga. La prima fase della curva corrisponde all'adattamento dei coni e, una volta terminato il loro adattamento, la curva si livella fino ad essere raggiunta dall'aumento della sensibilità delle aste, a quel punto la sensibilità aumenta nuovamente. Questo punto è noto come il "punto di rottura tra aste e coni".

Adattamento oscuro della vista

La differenza nel tempo di adattamento di bastoncelli e coni è dovuta al tempo necessario alla rigenerazione dei pigmenti di entrambi i fotorecettori. Ricorda che questo processo avviene al buio, dopo lo scolorimento del pigmento per azione della luce.

Le differenze di adattamento al buio spiegano che quando entriamo in un ambiente buio, ci vogliono pochi minuti, dai 10 ai 15, per iniziare a vedere oggetti che prima non percepivamo, è il tempo che le canne hanno bisogno per adattarsi al scuro, con pigmento a rigenerazione più lenta.

Perché vediamo i colori nell'oscurità?

Un'altra importante differenza nei pigmenti è quella che viene chiamata curva spettrale, che viene misurata osservando la sensibilità alle luci monocromatiche.

È stato osservato che quando ci adattiamo all'oscurità, i coni sono più sensibili alle frequenze di 580 nm, vicine al giallo, mentre i bastoncelli sono più sensibili alle frequenze di 500 nm, vicine al verde e al blu, quindi quando fa buio, noi vedere meglio le foglie verdi degli alberi rispetto ad altri oggetti con altri colori (Effetto Purkinje).

Riassunto
Percezione visiva e sensibilità alla luce
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Percezione visiva e sensibilità alla luce
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