Complexitățile ochiului uman - de la pata oarbă și maculă (pata galbenă) la vederea focalizată și periferică

De-a lungul ultimelor 500 de milioane de ani, evoluția a creat o varietate incredibilă de ochi diferiți pornind de un simplu punct sensibil la lumină. Acest lucru s-a dovedit a fi un pas evolutiv major, deoarece creaturile înzestrate cu vedere se bucură de avantaje clare față de speciile oarbe. Cercetătorii rămân împărțiți dacă această varietate provine dintr-un singur proto-ochi sau dacă ochiul a evoluat independent în mai multe rânduri. Nevoile diferitelor organisme au dat naștere la diferite tipuri de ochi, de la ochi plați, ochi simpli, ochi „gaură de ac” (pinhole), și ochi compuși sau complecși până la ochii prevăzuți cu cristalin observați la vertebrate, inclusiv la oameni. Acest ultim tip de ochi se clasează ca fiind unul dintre cele mai sofisticate organe vizuale pe care evoluția le-a creat până acum. Dezvoltarea ochiului cu cristalin a permis percepția mediului care era simultan luminoasă și clară. Cu toate acestea, până și ochiul uman își are slăbiciunile evolutive...

Lucrând în parteneriat cu ochii noștri, creierul nostru joacă un rol cheie în complexa lume a vederii umane. Neobservat și aparent cu un efort minim, acesta compensează pentru slăbiciunile ochilor noștri. Iată un exemplu de muncă în echipă la superlativ!
Odată cu evoluția ochiului cu cristalin - și prin urmare a ochiului uman - ceva straniu s-a întâmplat. Spre deosebire de sepii, de exemplu, care au ochi prevăzuți cu cristalin, foarte sofisticați, sub formă de bule și care au luat naștere prin invaginația pielii exterioare, ochiul uman s-a format - aparent la întâmplare - destul de diferit drept o prelungire a creierului. La prima vedere, aceasta ar putea părea o diferenţă minoră și oferă chiar și avantaje dat fiind faptul că permite ochiului cu aceeași dimensiune să conțină mai multe celule fotoreceptoare. Cu toate acestea, destul de ciudat, celulele noastre fotoreceptoare sunt poziționate în direcția greșită în jurul retinei și sunt îndreptate în interiorul corpului nostru, în timp ce celulele noastre nervoase sunt îndreptate înspre sursa de lumină. Acest lucru înseamnă, în esență, că avem „ochi inversați” care solicită creierului nostru să așeze lucrurile în perspectiva corectă. Aceasta mai înseamnă și că oamenii și toate vertebratele au ceea ce se numește o pată oarbă.

Pata oarbă, sau scotomul, este acel punct al ochilor noștri unde nervul optic trece prin retină până la creier. Conducta celulelor nervoase care alcătuiesc nervul optic produce un tip de „gaură” în retină, o parte a câmpului vizual care nu este percepută din cauza absenței celulelor fotoreceptoare ce detectează lumina. Acest design aparent slab al retinei, care produce pata oarbă în câmpul nostru vizual, este denumit de către experți ochiul inversat. Pata oarbă se află la aproximativ 15 grade pe partea nazală a foveolei. Oamenii sănătoși nu observă, în general, această absență a informațiilor vizuale deoarece creierul nostru interpolează pata oarbă pe baza detaliilor înconjurătoare, a informațiilor de la celălalt ochi și pe baza calculării diferitelor imagini rezultate din mișcările ochilor.

Pata oarbă a fost documentată pentru prima oară de către Edme Mariotte, un fizician francez, în anul 1660.

1. Pata oarbă                   2. Pata galbenă
3. Nerv optic                    4. Conjunctiva
5. Corneea                       6. Orbita ochiului
7. Pupilă                          8. Iris
9. Cristalin                       10. Mușchi ciliar
11. Umoare vitroasă         12. Scleră
13. Coroidă                      14. Retină

Iată cum:
Închideți ochiul stâng și fixați-vă ochiul drept asupra punctului din stânga. Așezați-vă ochiul la o distanță de ecran care este aproximativ de două ori distanța dintre punct și centrul grilei de pe ecran. Acum mișcați-vă încet capul în spate, depărtându-vă de ecran. La un anumit punct veți observa că centrul gol al grilei a fost „umplut”. Aceasta este pata oarbă - punctul în care informațiile vizuale lipsă sunt furnizate de către creier.

Pe lângă pata oarbă, orice om uman mai are și o zonă a retinei care asigură o vedere focalizată de înaltă calitate, cunoscută sub denumirea de pata galbenă sau macula lutea. Centrul petei galbene conține cea mai mare concentrație de celule con, una din cele două tipuri de celule fotoreceptoare din ochi. Această mică adâncitură centrală – fovea centralis – se află drept în mijlocul petei galbene și este responsabilă pentru vederea centrală, clară.

Animalele care au nevoie de o vedere bună noaptea au, în general, ochii mari - gândiți-vă la bufnițe, animale exotice precum tarsierii și chiar pisicile. De fapt, pisicile au o retină specială care conține un strat reflectorizant care permite pătrunderea unei cantități mai mari de lumină pe retină. Ochii vânătorilor nocturni sunt construiți diferit față de ochiul uman. Comparativ cu oamenii diurni, animalele nocturne au mult mai multe bastonașe (responsabile pentru detectarea luminozității) decât conuri (responsabile pentru percepția culorilor).

Prin urmare, conurile noastre joacă un rol cheie în percepția culorilor. Avem trei tipuri de conuri care au sensibilitate maximă la lumina roșie, albastră sau verde, corespunzătoare lungimilor de undă specifice ale luminii diurne. Noaptea, pierdem lumina acestor trei lungimi de undă de culoare. Ca urmare, nu mai avem acces la informațiile legate de culoare și doar bastonașele noastre mai sunt active - iată de ce totul pare gri.

Am putea spune că fiecare creatură are ochii pe care îi merită. Pentru animalele care ar putea fi următoarea masă pe meniul unui prădător, un câmp vizual complet excelent este important. Iată de ce iepurii, căprioarele și alte potențiale animale vânate au ochii în partea laterală a capului. Însă, acest lucru face să le fie mai dificil să estimeze adâncimea și distanța.

Datorită ochilor noștri orientați în față, noi, oamenii, putem aprecia extrem de bine adâncimea și distanța, deși nu ne bucurăm de un câmp vizual de 360 de grade, probabil pentru că nu mai avem nevoie de el.

Știați că, strict vorbind, atunci când ne focalizăm asupra unui obiect de fapt nu îl fixăm cu privirea? Celulele fotoreceptoare de pe retina noastră reacționează numai la schimbările în condițiile de lumină. Deci, dacă ar fi să fixăm într-adevăr cu privirea un obiect, imaginea nemișcată ar începe să se estompeze. Însă natura, ca întotdeauna, are o soluție: ochii noștri execută în permanență mici mișcări aleatorii fără ca noi măcar să ne dăm seama, pentru a se asigura că noi continuăm să focalizăm asupra obiectului, percepând totodată lucrurile din jurul nostru. Deci, chiar și atunci când suntem fixați asupra unui punct, ochii noștri execută permanent mișcări rapide și scurte, cunoscute ca sacade.

Vederea periferică este acea parte a vederii noastre care se află în afara privirii centrale, focalizate. Scopul vederii periferice este de a ne oferi o impresie inițială sau un context înainte de a focaliza asupra unui punct, prin urmare funcționează într-un mod foarte diferit față de vederea noastră focalizată. Vederea periferică acoperă mai bine de 90% din câmpul nostru vizual, deși are acces numai la aproximativ 50% din celulele fotoreceptoare. În esență, acest lucru înseamnă că abilitatea de a distinge detaliile fine se pierde cu vederea periferică din cauza acuității sale vizuale sau a rezoluției mult mai reduse. Cu toate acestea, vederea noastră periferică este mult mai bună când vine vorba de perceperea mișcărilor, deoarece avem în continuare nevoie de abilitatea de a identifica rapid potențialele riscuri.