Por Qué La Mayor Sensibilidad Del Ojo Humano Es A Aproximadamente 550 Nm.docx

-¿Por qué la mayor sensibilidad del ojo humano es a aproximadamente 550 nm?

http://www.ramos.utfsm.cl/doc/232/sc/La_vision_del_ojo.pdf Se dice que los humanos vemos mejor a longitudes de onda amarillo-verde porque hemos evolucionado bajo un Sol cuyo espectro de cuerpo negro tiene su máximo en la parte verde del espectro. Sin embargo, el espectro solar en función de la frecuencia tiene su máximo en el infrarrojo. ¿Por qué el ojo humano no evolucionó para tener su sensibilidad máxima en este último rango, siendo que el ojo es un eficiente detector de fotones? El misterio puede resolverse si suponemos que la selección natural actuó de modo de maximizar la energía total detectada por la retina en un rango de longitudes de onda (cuyos límites máximo y mínimo están determinados por restricciones biológicas). De este modo se puede demostrar que nuestros ojos están en realidad perfectamente adaptados para vivir bajo un sol del tipo G2. Extendiendo este razonamiento podemos hacer conjeturas razonables acerca del tipo de visión que puede haber evolucionado en otros sistemas planetarios, como por ejemplo, el recientemente descubierto sistema alrededor de la enana roja Gliese 876. Los libros de Astronomía nos enseñan que el ojo humano tiene su máxima sensibilidad en el rango óptico (con su máximo entre 500 y 560 nm) porque ha evolucionado para tomar ventaja del espectro de cuerpo negro del Sol. Cuando se evalúa en función de la longitud de onda, el máximo de Wien ocurre a 502 nm, de modo que este argumento aparece lógico a primera vista. La realidad sin embargo puede ser más complicada que esto, porque el espectro solar evaluado en función de la frecuencia tiene su máximo a ν≈3,39⋅1014 Hz. Esta frecuencia corresponde a una longitud de onda de 884 nm. Si el ojo es un eficiente detector cuántico de fotones: ¿no debería haber evolucionado hacia este último máximo, donde podría recolectar el máximo número de fotones? ¿Por qué entonces somos incapaces de ver en el infrarrojo? Esta pregunta ha sido planteada por Brecher1 , quien llega a la conclusión de que otros factores (tales como la disponibilidad de pigmentos adecuados) debió haber jugado un rol más importante que la forma del espectro de la luz solar en la determinación del máximo de sensibilidad del ojo humano. Aunque muchos factores complejos, tanto bioquímicos como de otra naturaleza, deben ciertamente haber estado involucrados, me gustaría interpretar los hechos de otra manera. Supongamos que alguna vez la naturaleza hubiera experimentado con formas de vida cuya visión estaba finamente sintonizada para una sensibilidad máxima precisamente en el máximo de Wien. Tales criaturas habrían sucumbido frente a competidores capaces de funcionar en un amplio rango de condiciones de iluminación, en vez de tener una agudeza visual limitada a un rango estrecho en torno a un máximo. En otras palabras, en un medio ambiente complejo y siempre cambiante, la selección natural habría operado para producir el mejor balance posible entre un máximo de sensibilidad a una determinada longitud de onda λp, y un rango de longitudes de onda, ∆λ, dentro del cual la retina fuera capaz de responder. En el caso del ojo humano este rango se extiende aproximadamente desde 400 nm a 700 nm, de modo que ∆λ ≈ 300 nm. El mejor balance posible podrá estar influenciado por muchos factores, pero desde el punto de vista de la luz solar, podemos suponer que la cantidad relevante es la energía total a disposición del ojo. Esta cantidad no es proporcional al espectro de radiación del cuerpo negro (ni en función de la longitud de onda ni en función de la frecuencia), sino a su integral respecto a una u otra variable. Si suponemos que la sensibilidad es aproximadamente simétrica, la integral debe evaluarse desde λ p –∆ λ/2 hasta λ p+∆ λ/2. Siguiendo este razonamiento, encontraremos que la visión humana, evolucionando bajo

la luz de una estrella G2 tal como el Sol, debería tener un máximo de sensibilidad cerca de λ p ≈560nm, exactamente como se observa en la realidad.

-¿Qué es la visión fotópica? La visión fotópica es la percepción visual que se produce con niveles de iluminación diurnos. Esta visión posibilita la correcta interpretación del color por el ojo. Está basada en la respuesta de los conos, uno de los dos tipos de fotorreceptores de la retina.

Los bastones son sensibles a niveles muy bajos de iluminación y son los responsables de nuestra capacidad de ver con poca luz (visión escotópica). Contienen un pigmento cuyo máximo de sensibilidad se halla en la zona de los 510 nanómetros (o sea, la zona de los verdes). Al pigmento de los bastones, la rodopsina, se la suele llamar 'púrpura visual', ya que cuando los químicos logran extraerlo en cantidad suficiente, tienen una apariencia púrpurea. La visión escotópica carece de color, ya que una función de sensibilidad con un espéctro único es ajena al color, por lo que la visión escotópica es monocromática. Los conos son los que proporcionan la visión en color. Hay tres clases de conos. Cada una de ellos contiene un pigmento fotosensible distinto. Los tres pigmentos tienen su capacidad máxima de absorción hacia los 430, 530 y 560 nanómetros de longitud de onda, respectivamente. Por eso se los suele llamar "azules", "verdes" y "rojos". No es que los conos se llamen así por su pigmentación, sino por el supuesto 'color de la luz' al que tienen una sensibilidad óptima.

Esta terminología es bastante desafortunada, ya que las luces monócromas de 430, 530 y 560 nm. de longitud de onda no causan realmente la percepción de azul, verde y rojo, sino la de violeta, azul verdoso y amarillo verdoso. Por eso, las denominaciones conos cortos, conos medios y conos largos (por el tipo de longitud de onda al que son sensibles comparativamente) es más lógica (las abreviaciones en inglés son: S-cones (cortos), M-cones (medios) yL-cones (largos)). La existencia de tres funciones de sensibilidad espectral proporciona la base de la visión en color, ya que cada longitud de onda causará una proporción única de respuestas en los conos sensibles a longitudes cortas, medias y largas. Son los conos quienes nos proporcionan la visión en color (visión fotópica), que permite distinguir notablemente bien pequeños cambios en la composición de longitudes de onda de una luz.

Stephen Westland

[© Stephen Westland] Stephen Westland escribió este FAQ para Colourware Ltd. y es el propietario del copyright de todo el material, escrito, gráfico o de cualquier otro tipo que aparece en estas páginas, salvo en los casos en los que explícitamente aparezca mencionado otro copyright. Sin embargo, ni Colourware Ltd. ni Stephen Westland se declaran responsables o mantenedores de estas páginas, ni tienen otra relación con ellas salvo la que se deriva de haber autorizado su traducción al español y su publicación en la Red de Internet. Las marcas mencionadas en este sitio web lo son exclusivamente a título informativo. Stephen Westland es un reputado especialista en el estudio del color y profesor de Ciencia del Color en la Escuela de Diseño de la Universidad de Leeds (Gran Bretaña), y director de la firma Colour Ware Ltd.

Casi toda la parte trasera de la esfera ocular está recubierta por una capa de células fotosensibles a la que se denomina colectivamente 'retina'. Esta estructura retiniana es el núcleo del órgano del sentido de la vista. La esfera ocular no es ninguna maravilla de la ingeniería. Es sólamente una estructura que aloja la retina y le proporciona imágenes enfocadas y nítidas del mundo exterior. La luz entra en el ojo a través de la córnea y el iris, atravesándo la lente del cristalino antes del alcanzar la retina.

La retina recibe una pequeña imagen invertida de ese mundo exterior, transmitida por el sistema óptico formado por la córnea y el cristalino. El ojo es así una pequeña 'cámara oscura'. La lente del cristalino altera su forma para enfocar la imagen, pero esa capacidad adaptativa se va perdiendo con la edad, por lo que perdemos capacidad visual óptica.

El ojo es capaz de adaptarse a distintos niveles de iluminación gracias a que el diafragma formado por el iris puede cambiar de diámetro, proporcionando un agujero central (la pupila) que varía entre 2 mm (para iluminación intensa) y 8 mm (para situaciones de poca iluminación). La retina traduce la señal luminosa en señales nerviosas. Está formada por tres capas de células nerviosas. Sorprendentemente, las células fotosensibles (conocidas como conos(cones) y bastones(rods)) forman la pate trasera de la retina (es decir: La más alejada de la apertura del ojo). Por eso, la luz debe atravesar antes las otras dos capas de células para estimular los conos y los bastones.

Las causas e historia evolutiva de este diseño invertido de la retina no se conocen bien, pero es posible que esa posición de las células fotosensibles en la zona más posterior de la retina permita que cualquier señal luminosa dispersa sea absorbida por las células pigmentarias situadas inmediatamente detrás de la retina, ya que contienen un pigmento oscuro conocido como melanina. Puede también que estas células con melanina ayuden a restaurar químicamente el equilibrio del pigmento fotosensible de los conos y bastones cuando éste pierde su capacidad debido al desgaste causado por la acción de la luz. La capa media de la retina contiene tres tipos de células nerviosas: Bipolares, horizontales y amacrinas. La conexión de los conos y bastones con estos tres conjuntos de células es complejo, pero las señales terminan por llegar a la zona frontal de la retina, para abandonar el ojo a través del nervio óptico. Este diseño inverso de la retina hace que el nervio óptico tenga que atravesarla, lo que da como resultado el llamado punto ciego (blind spot) o disco óptico. Los bastones y conos contienen pigmentos visuales, que son como los demás pigmentos en el sentido de que absorben la luz dependiendo de la longitud de onda de ésta. Sin embargo, estos pigmentos visuales tienen la particularidad de que

cuando un pigmento absorbe un fotón de energía luminosa, la forma molecular cambia y se libera energía. El pigmento que ha cambiado su estructura absorbe peor la energía y por eso se dice que se ha blanqueado o despigmentado (bleached). La liberación de energía por parte del pigmento y el cambio en la forma molecular hacen que la célula libere una señal eléctrica mediante un mecanismo que aun no se conoce por completo.

Stephen Westland [© Stephen Westland] Stephen Westland escribió este FAQ para Colourware Ltd. y es el propietario del copyright de todo el material, escrito, gráfico o de cualquier otro tipo que aparece en estas páginas, salvo en los casos en los que explícitamente aparezca mencionado otro copyright. Sin embargo, ni Colourware Ltd. ni Stephen Westland se declaran responsables o mantenedores de estas páginas, ni tienen otra relación con ellas salvo la que se deriva de haber autorizado su traducción al español y su publicación en la Red de Internet. Las marcas mencionadas en este sitio web lo son exclusivamente a título informativo. Stephen Westland es un reputado especialista en el estudio del color y profesor de Ciencia del Color en la Escuela de Diseño de la Universidad de Leeds (Gran Bretaña), y director de la firma Colour Ware Ltd. ‹ Qué es el colorarribaQué son la visión escotópica y fotópica › 

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2 comentarios La visión Enviado por Cayetano (no verificado) el Mié, 20/05/2015 - 15:34 Saludos, Me gustaria preguntar, ¿existe una cámara capaz de enfocar, tanto de dia como de noche, al igual que el ojo del ser humano? Un cordial abrazo

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Responder

Sí y no Enviado por gusgsm el Jue, 21/05/2015 - 13:13 ¿Con igual capacidad de detección óptica en lo bueno y lo malo? Seguro que sí. Tampoco el ojo humano es tanbueno son en lo que a sensibilidad óptica se refiere. Hoy día fabricamos sistemas ópticos de mucha mayor resolución y sensibilidad. Pero la visión humana no es sólo óptica. Es mucho más. Es un sistema de resolución de problemas y de integración, reconocimiento de esquemas y modelización del mundo. Y sólo hemos llegado a él y a sus imperfeccciones tras millones de años de evolución. No creo que exista aún un sistema de computación con integración visual capaz de imitar la visión humana tan bien como para caer incluso en las llamadas ilusionesópticas, que son uno de las características de su historia biológica, por ejemplo.

http://www.gusgsm.com/funciona_ojo_humano

-¿Qué es la visión fotópica? https://books.google.es/books?id=5HNSGRm0aWMC&pg=PA630&dq=%C2%BFQu%C3%A9+es+la+visi%C3%B3n+fot%C3%B3pica?&hl=es419&sa=X&ved=0ahUKEwj66Z3ElZLLAhWFLSYKHYLLCMgQ6AEIHDAA#v=onepage&q=%C2%BFQu%C3%A9%20es%20la%20visi%C3%B3n%20fot%C3%B3pica%3F&f=false Anatomía, fisiología y pato fisiología del hombre La visión escotópica es aquella percepción visual que se produce con niveles muy bajos de iluminación. La agudeza visual es baja y la recepción de luz es principalmente con los bastones de la retina, que son sensibles al color azul del espectro. ...