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Percepción visual

Daniel Muñoz Marrón

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4. La percepción del color

¿Podemos imaginar un mundo sin colores?, ¿cómo sería nuestra percepción de los objetos? El color es una de las características propias del entorno que más llama nuestra atención. El color está presente en todos los objetos cotidianos y es utilizado cada día, por ejemplo, por miles de empresas para publicitar sus productos, con el fin de hacer que percibamos éstos como más apetecibles o eficaces que otros de la competencia. Incluso cualquier niño llena de color algunos elementos de su dibujo para que éstos resalten sobre otros que consi- dera menos importantes. Por ello, podemos afirmar que el color es una de las propiedades psicológicas de nuestra experiencia visual más característica. Cumple, además, una doble misión. En primer lugar, facilita la detección correcta de los objetos, ya que resalta su contraste (las personas que sólo poseen visión acromática, en blan- co, negro y tonos de grises, tienen grandes problemas a la hora de localizar con exactitud los objetos). En segundo lugar, cumple una función estética, ya que hace más agradable el mundo en el que vivimos. La percepción del color, al que también se denomina matiz, viene provocada fundamentalmente por una respuesta diferencial del sistema visual humano frente a diferentes lon- gitudes de onda de la luz. El color que percibimos de un objeto está directa- mente relacionado con la cantidad de cada una de las longitudes de onda que éste refleja al incidir sobre él una luz blanca (es a lo que llamamos espectro de reflectancia^22 ). Pero las características propias de cada objeto influyen de modo que cada uno refleja y absorbe una cantidad diferente de cada longitud de onda, dependiendo de la naturaleza física de este objeto (lo que se deno- mina reflexión￿ selectiva^23 ), o de las características de las ondas de luz que reciben. Por ejemplo, la luz del Sol está compuesta casi por igual de todas las longitudes de onda, mientras que la luz artificial contiene una mayor cantidad de longitudes de onda larga. (22)Porcentaje de luz que refleja una superficie. (23)Fenómeno que se produce cuando un objeto refleja en mayor medida unas longitudes de onda que otras. La sensación de color con la que percibimos un objeto también depende de otros factores, tales como el contraste￿simultáneo￿de￿color^24 , la experiencia personal sobre los colores habituales que poseen los objetos (en lo que es fun- damental el papel de la memoria que rememora dichos colores), el brillo o intensidad de la luz, la saturación, etc. Millones￿de￿colores El ser humano es capaz de discriminar, aproximadamente, entre 200 y 2 millones de colores, resultado de la combinación de distintos matices con diferentes proporciones de brillo y saturación.

Ya Newton, en el siglo XVII, había conseguido identificar los diferentes colores que componen el espectro visible, refractando luz blanca sobre un prisma. El científico y matemático inglés los distribuyó en un diagrama, en el que los colores se ordenan en función de su longitud de onda, conocido desde entonces como disco￿de￿Newton^26. En 1905 Munsell creó lo que él mismo denomino "espacio del color", que no es otra cosa que una versión mejorada del disco de Isaac Newton que nos permite clasificar los colores a partir de sus tres propiedades básicas: matiz (longitud de onda o color propiamente dicho), brillo (cantidad de luz) y saturación (cantidad de color que posee). 4.2. Teorías sobre la percepción del color 4.2.1. La teoría tricromática (o teoría de la visión de los colores de Young-Helmholtz) Thomas Young propuso en 1802 la teoría￿tricromática￿de￿la￿visión￿de￿los colores^27. Esta teoría, que sería culminada años más tarde (en 1852) por Her- mann Von Helmholtz, defiende la existencia de un patrón de actividad del que dependería la visión de los colores, diferente para cada uno de los tres mecanismos receptores que posee nuestro sistema visual. Esto es, al llegar a nuestros ojos, la luz de una longitud de onda concreta estimula tres mecanis- mos receptores en diferentes grados, ya que cada uno de ellos posee una sen- sibilidad espectral diferente (la sensibilidad espectral indica la sensibilidad a las distintas longitudes de onda del espectro visible), de tal modo que el pa- trón de actividad de estos mecanismos nos proporcionaría la percepción de un color concreto. Pero ¿cuáles son estos tres mecanismos receptores básicos? Young llegó a la conclusión de que poseemos tres mecanismos receptores fundamentales que responden de distinto modo ante longitudes de onda diferentes, algo que pos- teriormente confirmaría su colega Helmholtz gracias a los experimentos que realizó utilizando un procedimiento psicofísico denominado "igualación de colores". De este modo, ambos autores llegan a la conclusión de que el siste- ma visual humano posee tres tipos de receptores básicos sensibles a distintas longitudes de onda:

• Receptores de longitudes de onda corta para el azul.
• Receptores de longitudes de onda media para el verde.
• Receptores de longitudes de onda larga para el rojo. (26)Disco giratorio coloreado crea- do por Isaac Newton, gracias al cual demostró que la luz blanca está formada por los siete colores principales del espectro visual. El científico observó que si hacía pa- sar un haz de luz a través de un prisma, la luz blanca se descompo- nía en una serie de colores brillan- tes (los colores del arco iris). De es- ta experiencia dedujo que si la luz blanca se podía descomponer en los siete colores del arco iris, com- binándolos, se podría volver a ge- nerar el color blanco. Al hacer girar el disco a gran velocidad, la retina recibe simultáneamente la sensa- ción de los siete colores del espec- tro y los colores desaparecen, con lo que resulta una percepción de color blanco. (27)Teoría postulada en 1802 por Thomas Young y completada en 1852 por Hermann Von Helmholtz que defiende que nuestra percep- ción de los colores está determina- da por un patrón de actividad di- ferente para cada una de las tres clases de conos que existen, que tienen sensibilidades espectrales distintas. Al llegar una longitud de onda concreta a nuestros ojos, se ponen en funcionamiento tres me- canismos receptores en diferentes grados, de tal modo que el patrón de actividad de estos mecanismos nos proporciona la percepción de un color concreto. Los tres tipos de receptores básicos que posee el sistema visual humano sensibles a distintas longitudes de onda son: receptores de longitudes de onda corta para el azul, receptores de longitudes de onda media para el verde y receptores de longitudes de onda larga para el rojo. Thomas Young (1773-1829), eminente investigador del siglo XIX que propuso la teoría tricromática de la visión de los colores en 1802.

Helmholtz ideó los experimentos de igualación de colores en los que cada par- ticipante debía "mezclar" diferentes cantidades de tres longitudes de onda de luz en un denominado campo￿de￿comparación, hasta hacer coincidir dicho color con otro, procedente de una sola longitud de onda, situado en lo que él denominó campo￿de￿prueba. Von Helmholtz concluyó que era posible igua- lar ambos campos (el de comparación y el de prueba). Esto es, los sujetos con una visión cromática normal conseguían un color igual al del campo de prue- ba mediante la mezcla en cantidades correctas de tres longitudes de onda en el campo de comparación. Sin embargo, estos mismos sujetos no eran capaces de igualar ambos campos en todos los casos con sólo dos longitudes de onda (lo curioso es que las personas que no pueden percibir todos los colores del espectro visual sí son capaces de igualar los colores de todas las longitudes de onda utilizando sólo dos longitudes de onda en la mezcla). Esto confirmaría la teoría de que para percibir todos los colores del espectro visual humano son necesarios los tres tipos de receptores básicos, que nos proporcionarán una captación correcta de todas las longitudes de onda posibles en dicho espectro. Hubieron de pasar muchos años desde que Young y Helmholtz presentaron su teoría de la visión tricromática de los colores hasta que, gracias a investiga- ciones fisiológicas más modernas y sofisticadas, se consiguieran identificar los tres mecanismos receptores básicos que ambos autores localizaban en nuestro sistema visual. Es en los años sesenta del siglo XX cuando algunos científicos consiguen medir la respuesta que presentan tres tipos de pigmentos diferentes en los conos frente a distintas longitudes de onda del espectro visual (corta, media y larga). Si, tal y como defendían Young y Helmholtz, la percepción de un color determinado se basa en el patrón de actividad de estos tres tipos de mecanismos receptores, deberíamos conocer qué color percibiremos si sabe- mos la respuesta que presenta cada uno de estos mecanismos receptores ante un tipo concreto de longitud de onda. Nota Las personas que poseen sólo dos tipos de pigmentos de conos reciben el nombre de dicromáticos y son capaces de percibir los colores, aunque ven menos cantidad de colores que los sujetos tricrómatas (aquellos que poseen tres pigmentos visuales), que pueden ver todos los colores del espectro visual. Hermann Von Helmholtz (1821-1894) culminó en 1852 la teoría tricromática de la visión de los colores iniciada por Thomas Young años antes. A partir de entonces dicha teoría fue también conocida como la teoría de la visión de los colores de Young-Helmholtz.

4.2.2. La teoría de los procesos oponentes Ewald Hering (1834-1918) fue otro eminente fisiólogo, contemporáneo de Helmholtz, que quiso ofrecer una explicación coherente de aquellos fenóme- nos de la visión de los colores a los que la teoría tricromática de Young y Helm- holtz no conseguía llegar. Para ello, Hering investigó utilizando observaciones fenomenológicas en las que el observador debía describir lo que veía ante la presentación de diferentes estímulos. Hering y sus sujetos experimentales ob- servaron que después de percibir un estímulo de color rojo se generaba una postimagen de color verde y viceversa. Esto mismo ocurre si los colores que utilizamos son el grupo compuesto por el amarillo y el azul. Hering también se dio cuenta de que las personas que no pueden percibir el color rojo tam- poco son capaces de percibir el verde, y que los sujetos que no ven el color amarillo tampoco pueden ver el azul. Esto le condujo a la conclusión de que la visión de los colores está causada por respuestas oponentes generadas por uno de estos dos grupos de colores: rojo y verde, o amarillo y azul. A estos dos pares de colores cromáticos se añade el que define los colores acromáticos: blanco y negro. Nace así la teoría de los procesos￿oponentes￿de￿la￿visión￿de los￿colores^28 (Hering, 1878). (28)Aproximación teórica creada por el fisiólogo Ewald Hering para intentar dar una ex- plicación a ciertos aspectos a los que la teoría tricromática de Young-Helmholtz parecía no llegar. Hering defendía que la percepción de los colores cromáticos viene determina- da por la actividad de dos mecanismos oponentes compuestos por los pares de colores amarillo-azul y rojo-verde, a los que añadiríamos otro mecanismo blanco-negro para la visión de los colores acromáticos. En cada uno de estos mecanismos, las respuestas son opuestas para cada uno de los colores descritos: en un extremo es excitatoria y en el otro, inhibitoria. De este modo, el investigador alemán defiende la existencia de tres mecanis- mos neuronales, cada uno de los cuales respondería de manera opuesta ante las diferentes longitudes de onda de la luz:

• Rojo-verde: responde positivamente a la luz roja y negativamente a la verde.
• Amarillo-azul: responde positivamente al amarillo y negativamente al azul.
• Blanco-negro: responde positivamente a la luz blanca y negativamente a la ausencia de luz. Detector￿de￿la￿ceguera￿al￿color E. Hering y R. Rothe inventaron este aparato para la detección de la ceguera al color mientras vivían y trabajaban en Praga, hacia

Hering quiso ir un poco más allá y se aventuró a afirmar que estas respuestas positivas y negativas eran provocadas por la formación de agentes químicos en la retina (en el caso de los colores rojo, amarillo y blanco) o la descomposi- ción de éstos (mediante las respuestas al verde, azul y negro). Investigaciones fisiológicas más recientes, utilizando fundamentalmente técnicas que miden la respuesta de las neuronas^29 en la retina y en el núcleo geniculado lateral (29)Célula perteneciente al sistema nervioso que recibe y trasmite im- pulsos eléctricos.

del tálamo, han contradicho este supuesto, pero han venido a ratificar que la percepción de estos pares de colores (o longitudes de onda) provoca realmente respuestas fisiológicas opuestas en el sistema visual humano. Años más tarde, en la década de los cincuenta y sesenta del siglo XX, diferentes investigaciones descubrieron neuronas oponentes que respondían excitándo- se a la luz de un extremo del espectro visual, dando una respuesta inhibitoria a la luz del otro extremo de dicho espectro. Estas neuronas oponentes se lo- calizan fundamentalmente en la retina y en el núcleo geniculado lateral, que –como vimos en la primera parte del módulo– son dos de las estructuras que poseen una mayor importancia en el proceso de la visión. Ewald Hering realizó varias observaciones fenomenológicas antes de postular la teoría￿de￿los￿procesos￿oponentes, en la que afirma que la visión del color se produce gracias a la existencia de tres mecanismos neuronales, cada uno de los cuales responde de manera opuesta frente a diferentes longitudes de onda de la luz: el mecanismo blanco-negro, el mecanismo rojo-verde y el mecanismo amarillo-azul. Las neuronas oponentes se activan a partir de señales excitatorias e in- hibitorias, procedentes de los tres tipos de conos, que enviarían señales a las diferentes zonas de la corteza cerebral implicadas en la percepción de los colores. 4.2.3. La teoría del doble proceso Gracias al descubrimiento de las neuronas oponentes, disponemos de la sufi- ciente base fisiológica para concluir que los mecanismos que rigen tanto los procesos oponentes de Hering como los tres mecanismos receptores básicos (que defiende la teoría tricromática de Young y Helmholtz) guardan una es- trecha relación. De hecho, las pruebas fisiológicas han demostrado que ambas teorías son correctas y complementarias, ya que ninguna contradice a la otra. Sin embargo, los resultados psicofísicos en los que se basa cada una de ellas defienden que la actividad fisiológica se produce en diferentes puntos del sis- tema visual. Los experimentos de la igualación de los colores, según los cuales se necesitan tres longitudes de onda para generar un color, ofrecen una expli- cación de la visión de los colores localizada en los fotorreceptores con forma de cono situados en la primera parte del recorrido que sigue el estímulo vi- sual. Por su parte, los procesos expuestos por la teoría de los procesos oponen- tes (tres mecanismos neuronales, cada uno de los cuales responde de manera Diagrama de los colores oponentes de Ewald Hering.

Una de las técnicas más sencillas para reconocer a las personas que poseen este déficit es la utilización de las￿láminas￿de￿Ishihara (como la que aparece en la imagen). En esta lámina, un individuo con visión normal verá el número 45, mientras que una persona daltónica (con ceguera para el rojo o el verde) no será capaz de ver nada. Láminas￿de￿Ishihara Las láminas de Ishihara sirven para determinar algún tipo de déficit en la visión cromática. Son muy utilizadas en exámenes médicos muy exhaustivos, como el realizado a pilotos de avión y helicóptero, paracaidistas y astronautas en el Centro de Instrucción de Medicina Aeroespacial de Madrid. También podemos saber si una persona presenta una deficiencia en la visión cromática utilizando el procedimiento de igualación de colores (ideado por Helmholtz) con el fin de conocer con exactitud el número mínimo de longi- tudes de onda que necesita "mezclar" dicho sujeto para conseguir cualquier otra longitud￿de￿onda^33 del espectro visual. El procedimiento de igualación de colores nos ha permitido conocer que la deficiencia en la visión cromática puede ser de varios tipos, con lo que podemos clasificar a los individuos que la padecen como: monocromáticos, dicromáticos y tricrómatas anómalos. John￿Dalton El químico y matemático inglés John Dalton (1766-1844), que padecía una deficiencia para percibir ciertos colores, fue quien realizó las primeras investigaciones acerca de la deficiencia en la visión cromática. El monocromático sólo necesita una longitud de onda para conseguir igualar cualquier color del espectro. Los monocromáticos poseen una percepción en la que sólo actúan sus receptores con forma de bastón (sus conos no funcionan), por lo que ven el mundo de manera acromática (diferentes tonalidades de blanco y negro) y, por ello, se considera que poseen ceguera￿al￿color^34. Apar- te de no poder ver el color, las personas monocromáticas tienen muy reduci- da su agudeza visual y son excesivamente sensibles a la luz (deben protegerse con gafas de sol), déficits, ambos, provocados por el diseño de los bastones, fotorreceptores creados para trabajar en condiciones ambientales de poca luz y que se centran en detectar las características generales de la imagen, ya que los detalles son captados por los conos (podéis ver la unidad 2). El monocro- matismo es un déficit poco común de ceguera al color y suele ser hereditario. (33)Distancia que existe entre el co- mienzo de una onda y el comienzo de la siguiente. Si nos referimos a la energía luminosa, hablamos de longitudes de onda corta, media y larga. (34)Deficiencia visual en la que la persona no es capaz de percibir los colores cromáticos (azul, rojo, amarillo, etc.), provocada por la ausencia o un mal funcionamiento de los conos o como consecuencia de una lesión cortical.

En oposición a los monocromáticos, los dicromáticos son capaces de percibir algunos colores, aunque en menor medida que los tricrómatas. Un dicromá- tico necesita dos longitudes de onda para igualar todas las demás longitudes de onda del espectro. Se clasifican en tres grandes grupos: protanopía, deute- ranopía y tritanopía:

• Protanopía: forma de dicromatismo rojo-verde causado por una falta del pigmento en los conos sensibles a longitudes de onda larga. Las personas que lo padecen sólo distinguen tonos azules y amarillos. La curva de vi- sibilidad decrece considerablemente en el extremo rojo, en el que se es prácticamente ciego.
• Deuteranopía: dicromatismo en el que se confunden el rojo y el verde. El deuteranope sólo ve dos colores primarios: las longitudes de onda larga (verde, amarillo, naranja, rojo) las percibe amarillas y las cortas (azul y violeta) las ve azules.
• Tritanopía: tipo raro de dicromatismo en el que se confunden los colores amarillo y azul. El tritanope también percibe sólo dos colores, rojo (ante longitudes de onda largas) y verde o azul verdoso (para las longitudes de onda corta). Los dos primeros, la protanopía y la deuteranopía, son hereditarios a través de un gen situado en el cromosoma X. Por esta causa, es un déficit de la visión del color directamente relacionado con el sexo del individuo, ya que, como sabe- mos, los hombres sólo tienen un cromosoma X por dos de las mujeres, por lo que ellas desarrollan esta deficiencia en la visión cromática en menor número, ya que sólo se requiere un gen normal para la visión correcta de los colores. Las mujeres pueden portar un gen defectuoso sin padecer una deficiencia en la visión cromática, sin embargo, trasmitirán esta deficiencia genética a cual- quiera de sus descendientes varones. Por el contrario, la tritanopía suele ser un déficit adquirido, al padecer algún tipo de enfermedad, glaucoma, desprendi- miento de retina, etc., y son muy pocos los casos de tritanopía congénita. Por último, un tricrómata anómalo (o persona con una visión tricromatica anormal) necesita (igual que un tricrómata que no presenta déficit en la vi- sión) utilizar tres longitudes de onda para conseguir generar cualquier otra longitud de onda. La diferencia viene provocada por el hecho de que el tri- crómata anómalo mezcla las longitudes de onda en proporciones distintas a como lo hacen los tricrómatas normales, lo que les impide percibir correcta- mente ciertos colores. Podemos diferenciar tres categorías dentro de la visión tricromática anormal:
• Deuteranomalía: el sujeto necesita mezclar una gran cantidad de color verde al rojo para lograr el color amarillo.