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Tema 4. Sistema visual humano (parte 1)
La visión es la modalidad sensorial que proporciona información acerca de la naturaleza, localización y cambios de las entidades presentes en el entorno a partir de las imágenes que se forman en la retina. Funciones :
- Reconocimiento e identificación de las entidades presentes en el entorno del observador.
- Determinación de la estructura espaciotemporal, cromática y causal del entorno del observador.
- Determinación del cambio temporal (fluctuación, movimiento) de las entidades presentes en la escena.
Clases de visión : Visión del color : comprende los fenómenos y procesos visuales implicados en la percepción de estímulos cromáticos. Visión espacial : comprende los fenómenos y procesos visuales implicados en la percepción de la forma y de la textura. Sensibilidad visual temporal : comprende los fenómenos y procesos visuales implicados en la percepción de los cambios temporales de las imágenes estáticas. Visión espaciotemporal : comprende los fenómenos y procesos visuales implicados en la percepción del movimiento. Visión del espacio 3D : comprende los fenómenos y procesos visuales implicados en la percepción de la distancia, tamaño, orientación, localización de los objetos y del entorno 3D.
Procesamiento de la imagen por el ojo humano
- Los conos y bastones haciendo sinapsis en las células bipolares conectan con las Células Ganglionares (CG) de la retina.
- Los axones de las CGs forman el nervio óptico que se proyecta ordenadamente en el Núcleo Geniculado Lateral (NGL) del tálamo.
- El NGL se proyecta en el cortex visual primario ipsolateral, o V1, o área 17 de Brodman (llamado también córtex estriado).
- La proyección es retinotópica, es decir, que el córtex estriado tiene un mapa detallado de la retina.
- Más allá del córtex estriado se encuentran las áreas extraestriadas, un conjunto de áreas visuales de alto orden que también tienen representaciones (totales o parciales) de la retina. Difieren en la selectividad de sus neuronas para las distintas dimensiones de los estímulos, de manera que el Sistema Visual tiene varias representaciones distintas de la retina, y cada una está implicada en el procesamiento de las distintas dimensiones del estímulo visual.
Características de la imagen formada en la retina (o características del estímulo próximo para la visión)
- Degradada en luminancia y contraste.
- Distorsionada geométricamente.
- Mayor resolución espacial en el centro que en la periferia.
Fotorreceptores de la retina humana: Conos y bastones
En la retina existen dos tipos de fotorreceptores: conos y bastones.
Teoría de la duplicidad : Conos y bastones, no sólo son anatómicamente diferentes sino también lo son funcionalmente (tienen propiedades diferentes, operan bajo diferentes condiciones y cumplen funciones distintas).
Transducción de la luz por los fotorreceptores de la retina humana Es el proceso de carácter bioquímico por el que la energía radiante del espectro visible se transforma en energía electroquímica que origina un patrón de actividad nerviosa. Consecuencia: codificación cromática.
La sensibilidad espectral de un fotorreceptor está determinada por la capacidad de su pigmento de absorber fotones de diferente longitud de onda. La respuesta de un cono es proporcional a la tasa de absorción.
iluminación (o condición fotópica) (suficientes para el funcionamiento de los conos).
Visión escotópica Recibe el nombre de visión escotópica los fenómenos y procesos visuales que tienen lugar con niveles bajos de iluminación (o condición escotópica) (en los que funcionan predominantemente los bastones).
Los colores del espectro de la luz blanca (espectro cuasi-energético) no brillan todos por igual. Verdes y amarillos aparecen más brillantes, mientras que rojos y violetas aparecen menos brillantes.
Los conos son más sensibles a luces de OM (máxima sensibilidad en 560 nm), mientras que los bastones son más sensibles a longitudes de OM y C (máxima sensibilidad en 500 nm) Además, para cada λ la sensibilidad de los bastones es mayor que la de los conos.
¿Por qué la curva de los bastones es lisa y la curva de los conos no lo es? Porque en la detección por bastones actúa un único tipo de mecanismo y en la de los conos actúan tres.
El fenómeno de adaptación a la oscuridad Siempre que el nivel de iluminación disminuye, al principio nos cuesta distinguir los objetos del entorno poco iluminado, pero si se permanece un rato a oscuras se comienza a distinguir los objetos que nos rodean. El fenómeno de adaptación a la oscuridad consiste en el aumento de la sensibilidad de la persona (o disminución del umbral absoluto) para la detección de un estímulo luminoso con el tiempo de permanencia en la oscuridad.
Con el tiempo de permanencia en la oscuridad existe una progresiva disminución del UA (aumento de la sensibilidad de la persona). La curva consta de dos partes: en la primera parte existe un decrecimiento rápido hasta los primeros 8 o 10 min (punto de ruptura); en la segunda, un decrecimiento más lento. La adaptación total tarda unos 30 min.
El fenómeno de adaptación a la oscuridad es consecuencia de que en la permanencia en la oscuridad en el procesamiento visual intervienen dos mecanismos (conos y bastones) con
diferente velocidad de adaptación (rápida, R, lenta, L) y que varían progresivamente en sensibilidad (menor, m, mayor, M) con el tiempo de permanencia en la oscuridad. Durante el tiempo de permanencia en la oscuridad, conos y bastones se adaptan: Los conos son más rápidos en adaptarse y su sensibilidad es mayor que la de los bastones hasta un máximo relativo y hasta los ocho o nueve primeros minutos, por lo que su acción es la responsables de la primera parte de la curva de adaptación. Los bastones son más lentos y, al principio, mucho menos sensibles; pero a partir de un cierto instante (punto de ruptura), cuando los conos ya no se adaptan más, los bastones continúan adaptándose (los pigmentos visuales de los bastones se regeneran más lentamente que los de los conos), siendo más sensibles, por lo que su acción es la responsable de la segunda parte de la curva.
El efecto Purkinje Cuando disminuye gradualmente el nivel de iluminación, como sucede al atardecer, disminuye la sensibilidad para el color rojo pero aumenta para el azul (ej. la nieve a la luz de la luna parece azulada).
Cuando el nivel de iluminación es alto actúan preferentemente los conos, que tienen su sensibilidad espectral en las luces de OM y L. Cuando el nivel de iluminación es bajo actúan preferentemente los bastones, que tienen su sensibilidad espectral en las luces de OM y C. En consecuencia, cuando el nivel de Iluminación disminuye el máximo de la sensibilidad espectral se desplaza de de los rojos a los azules, originando el efecto Purkinje.
Tema 4. Sistema visual humano (parte 2)
Las neuronas de la vía genículo-estriada son sustancialmente mecanismos temporales de procesamiento que responden con un tren de potenciales de acción (o impulsos) a la estimulación de su campo receptor. Una forma de medir su respuesta es registrar el número de impulsos por segundo (i/s). El campo receptor de una célula de la vía genículo-estriada es el área o región limitada de la retina cuya estimulación con un estímulo luminoso afecta (excitando o inhibiendo) a la respuesta de la célula. Estímulo óptimo es el estímulo que, a igualdad de energía, provoca la máxima respuesta de la célula.
Tipos de respuesta :
- Respuesta on (o de encendido): La introducción de un estímulo luminoso en una región del campo receptor provoca un incremento del número de potenciales de acción. La respuesta es respuesta on o excitadora y el área del campo receptor cuya estimulación elicita esa respuesta, región on o excitadora.
- Respuesta off (o de apagado): La retirada de un estímulo luminoso previo de una región del campo receptor provoca in incremento del número de potenciales de acción. La respuesta es respuesta off o inhibidora y el área del campo receptor cuya estimulación elicita esa respuesta, región off o inhibidora.
responden a la luminancia media. Detectores de barras y bordes orientados y estáticos. Las células simples del córtex visual se comportan como filtros lineales paso-banda orientados de banda estrecha tanto en frecuencia espacial como en orientación (es decir, sintonizados a un rango estrecho de frecuencias espaciales en un rango estrecho de orientaciones en torno a una frecuencia espacial y orientación óptimas).
b. Células complejas
Selectivas a la forma (franja o borde), orientación y anchura del estímulo (no importa la longitud). NO selectivas a la POSICIÓN del estímulo en el campo receptor. No responden a la luminancia media. Responden INTENSAMENTE al movimiento ( están implicadas en la percepción del movimiento aparente). Como las células simples: Responde a franjas de luz u oscuras o a bordes orientados a lo largo del campo receptor y de una anchura apropiada. A diferencia de las células simples: Situadas en cualquier parte del campo receptor.
c) Células hipercomplejas
Sensibles a la longitud del estímulo (end-stopped), responden máximamente cuando barras o bordes tienen una longitud específica (una longitud mayor reduce la respuesta). a) Hipercomplejas de orden inferior :
- Esquinas claras y oscuras.
- Lengüetas claras y oscuras.
- Barras o franjas claras y oscuras con una determinada longitud.
- Selectivas a la forma, orientación, posición determinada, anchura y longitud.
- Responden intensamente al movimiento.
b) Hipercomplejas de orden superior :
- Esquinas.
- Lengüetas.
- Barras.
- Selectivas a la forma, anchura y longitud.
- NO selectivas a la posición ni a la orientación ortogonal.
- Responden intensamente al movimiento.
