La vista és un dels sentits humans més valuosos. Tot i que el sistema visual és una part relativament complexa del cervell, el procés està impulsat per un element òptic humil: l'ull. Forma imatges a la retina, on la llum és absorbida pels fotoreceptors. Amb la seva ajuda, els senyals elèctrics es transmeten a l'escorça visual per a un posterior processament.
Els principals elements del sistema òptic de l'ull: la còrnia i el cristal·lí. Perceben la llum i la projecten a la retina. Val la pena assenyalar que el dispositiu de l'ull és molt més senzill que el de les càmeres amb múltiples lents creades a la seva semblança. Malgrat que només dos elements juguen el paper de les lents a l'ull, això no perjudica la percepció de la informació.
Llum
La naturalesa inherent de la llum també afecta algunes característiques del sistema òptic de l'ull. Per exemple, la retina és més sensible a la part central per a la percepció de l'espectre visible, corresponent a l'espectre de radiació del Sol. La llum es pot veure com transversalona electromagnètica. Les longituds d'ona visibles d'aproximadament el blau (400 nm) al vermell (700 nm) constitueixen només una petita fracció de l'espectre electromagnètic.
És interessant observar que la naturalesa de la partícula de llum (fotó) també pot afectar la visió en determinades condicions. L'absorció de fotons es produeix en els fotoreceptors segons les regles d'un procés aleatori. En particular, la intensitat de la llum que arriba a cada fotoreceptor determina només la probabilitat d'absorbir un fotó. Això limita la capacitat de veure amb poca brillantor i adaptar l'ull a la foscor.
Transparència
En els sistemes òptics artificials s'utilitzen materials transparents: vidre o plàstics amb fixador refractiu. De la mateixa manera, l'ull humà ha de formar imatges a gran escala i d' alta resolució mitjançant teixits vius. Si la imatge projectada a la retina és massa borrosa, borrosa, el sistema visual no funcionarà correctament. La raó d'això pot ser mal alties oculars i neuronals.
Anatomia de l'ull
L'ull humà es pot descriure com una estructura quasi esfèrica plena de líquid. El sistema òptic de l'ull consta de tres capes de teixits:
- extern (esclerótica, còrnia);
- intern (retina, cos ciliar, iris);
- intermedi (coroide).
En humans adults, l'ull és una esfera aproximada de 24 mm de diàmetre i consta de molts components cel·lulars i no cel·lulars derivats de la línia germinal ectodèrmica i mesodèrmicafonts.
L'exterior de l'ull està cobert per un teixit resistent i flexible anomenat escleròtica, excepte la part frontal on la còrnia transparent permet que la llum entri a la pupil·la. Altres dues capes sota l'escleròtica: la coroide per proporcionar nutrients i la retina on els fotoreceptors absorbeixen la llum després de la formació de la imatge.
L'ull és dinàmic a causa de l'acció de sis músculs extrínsecs per capturar i escanejar l'entorn visual. La llum que entra a l'ull és refractada per la còrnia: una fina capa transparent i lliure de vasos sanguinis, d'uns 12 mm de diàmetre i uns 0,55 mm de gruix a la part central. La pel·lícula lacrimal d'aigua a la còrnia garanteix la millor qualitat d'imatge.
La cambra anterior de l'ull està plena d'una substància líquida. L'iris, dos conjunts de músculs amb un forat central la mida del qual depèn de la contracció, actua com un diafragma amb un color característic en funció de la quantitat i distribució dels pigments.
La pupil·la és el forat al centre de l'iris que regula la quantitat de llum que entra a l'ull. La seva mida oscil·la entre menys de 2 mm a la llum brillant i més de 8 mm a la foscor. Després que la pupil·la percebi la llum, el cristal·lí es combina amb la còrnia per formar imatges a la retina. Una lent cristal·lina pot canviar la seva forma. Està envoltat per una càpsula elàstica i unit al cos ciliar per zonules. L'acció dels músculs del cos ciliar permet que la lent augmenti o disminueixi la seva potència.
Retina i còrnia
Hi ha una depressió central a la retina onconté el major nombre de receptors. Les seves parts perifèriques donen menys resolució, però estan especialitzades en el moviment ocular i la detecció d'objectes. El camp de visió natural és força gran en comparació amb l'artificial i és de 160×130°. La màcula es troba a prop i funciona com un filtre de llum, suposadament protegint la retina de mal alties degeneratives mitjançant la filtració dels raigs blaus.
La còrnia és una secció esfèrica amb un radi de curvatura anterior de 7,8 mm, un radi de curvatura posterior de 6,5 mm i un índex de refracció no homogeni d'1,37 a causa de l'estructura en capes.
Mida i enfocament dels ulls
L'ull estàtic mitjà té una longitud axial total de 24,2 mm i els objectes llunyans estan enfocats exactament al centre de la retina. Però les desviacions en la mida de l'ull poden canviar la situació:
- miopia, quan les imatges estan enfocades davant de la retina,
- hipermetropia quan passa darrere d'ella.
Les funcions del sistema òptic de l'ull també es violen en cas d'astigmatisme: una curvatura incorrecta de la lent.
Qualitat de la imatge a la retina
Fins i tot quan el sistema òptic de l'ull està perfectament enfocat, no produeix una imatge perfecta. Hi influeixen diversos factors:
- difracció de la llum a la pupil·la (desenfocament);
- aberracions òptiques (com més gran sigui la pupil·la, pitjor serà la visibilitat);
- escampament dins de l'ull.
Les formes específiques de les lents de l'ull, les variacions de l'índex de refracció i les característiques de la geometria són deficiències del sistema òptic de l'ullen comparació amb homòlegs artificials. L'ull normal té una qualitat almenys sis vegades inferior i cadascun crea un mapa de bits original en funció de les aberracions presents. Així, per exemple, la forma percebuda de les estrelles variarà d'una persona a una altra.
Visió perifèrica
El camp central de la retina dóna la màxima resolució espacial, però també és important la part perifèrica menys vigilant. Gràcies a la visió perifèrica, una persona pot navegar a la foscor, distingir entre el factor de moviment i no el propi objecte en moviment i la seva forma, i navegar per l'espai. La visió perifèrica és predominant en animals i ocells. A més, alguns d'ells tenen un angle de visió de 360 ° per a una major possibilitat de supervivència. Les il·lusions visuals es calculen a partir de les característiques de la visió perifèrica.
Resultat
El sistema òptic de l'ull humà és senzill i fiable i s'adapta perfectament a la percepció del món circumdant. Encara que la qualitat del visible és inferior a la dels sistemes tècnics avançats, compleix els requisits de l'organisme. Els ulls tenen una sèrie de mecanismes compensatoris que deixen insignificants algunes de les limitacions òptiques potencials. Per exemple, el gran efecte negatiu del desenfocament cromàtic s'elimina mitjançant filtres de color adequats i sensibilitat espectral passabanda.
En l'última dècada, la possibilitat de corregir les aberracions oculars mitjançant l'adaptacióòptica. Actualment això és tècnicament possible al laboratori amb dispositius correctius com les lents intraoculars. La correcció pot restaurar la capacitat de veure, però hi ha un matís: la selectivitat dels fotoreceptors. Fins i tot si es projecten imatges nítides a la retina, la lletra més petita que es percebi requerirà múltiples fotoreceptors per interpretar-se correctament. Les imatges de lletres més petites que l'agudesa visual corresponent no es distingiran.
No obstant això, els principals trastorns visuals són les aberracions febles: el desenfocament i l'astigmatisme. Aquests casos s'han corregit fàcilment per diversos desenvolupaments tecnològics des del segle XIII, quan es van inventar les lents cilíndriques. Els mètodes moderns impliquen l'ús de lents de contacte i intraoculars o procediments de cirurgia refractiva làser per editar l'estructura del sistema òptic del pacient.
El futur de l'oftalmologia sembla prometedor. La fotònica i la tecnologia de la il·luminació hi jugaran un paper clau. L'ús de l'optoelectrònica avançada permetria que noves pròtesis recuperessin els ulls previsors sense eliminar teixit viu, com és el cas actualment. La nova tomografia de coherència òptica podria proporcionar una visualització 3D en temps real a escala completa de l'ull. La ciència no s'atura perquè el sistema òptic de l'ull permeti a cadascun de nos altres veure el món en tota la seva esplendor.
