Em formação

Como é chamado quando um olho humano está vendo cores mais brilhantes do que o outro?


Qual é o nome de um fenômeno em que um dos olhos humanos está vendo cores mais brilhantes / saturadas do que o outro? Posso observar o mesmo objeto da mesma posição enquanto alterno qual olho está fechado, e há uma diferença visível na saturação da cor. Como se uma cor fosse mais pálida que a outra.

Aqui está um exemplo de como é a diferença entre a imagem percebida por dois olhos:


aqui está o fórum discutindo efeitos semelhantes,

onde um problema semelhante que leva à visão dupla é o olho único é chamado de diplopia monocular.

Existem duas causas possíveis discutidas nesse fórum. Um é uma catarata ou uma indicação precoce de catarata, para a qual uma visita de um especialista em visão é recomendada.

Outra solução é muito mais simples, uma das pupilas está mais dilatada que a outra:

A maneira como seus olhos veem as cores muda ao longo do dia, não depende apenas das condições externas. Experimente o seguinte: pressione suavemente a palma da mão contra um olho (fechado), por cerca de um minuto; deixe o outro olho aberto durante esse tempo (fique à vontade para piscar, é claro ...). Agora, olhe para o mundo com um olho coberto (por alguns segundos), depois o outro - o olho que você ajuda fechado verá as coisas como muito mais saturadas, em parte porque você estimulou sua pupila a dilatar no tempo durante o qual estava fechado. Lembro-me de ter ficado confuso com isso quando comecei a perceber que, ao acordar, um dos olhos veria as cores de maneira diferente do outro; simplesmente, o olho pousado no colchão estaria vendo cores com maior saturação.


O fenômeno em questão é anisocromatopsia, no entanto, esse termo raramente é usado. Este fenômeno está sempre presente, no entanto, raramente é mencionado subjetivamente, enquanto o teste de cor objetivo o revelará facilmente.

Em estado patológico, o termo Dessaturação de Cor está sendo usado para definir que o status anterior da visão de cores mudou para "anormal". As causas para essa alteração podem ser múltiplas, por exemplo a mais comum Neurite óptica na esclerose múltipla.


Visão Humana e Percepção de Cores

A visão estereoscópica humana das cores é um processo muito complexo que não é totalmente compreendido, apesar de centenas de anos de intenso estudo e modelagem. A visão envolve a interação quase simultânea dos dois olhos e do cérebro por meio de uma rede de neurônios, receptores e outras células especializadas. Os primeiros passos neste processo sensorial são a estimulação dos receptores de luz nos olhos, a conversão dos estímulos de luz ou imagens em sinais e a transmissão de sinais elétricos contendo as informações da visão de cada olho para o cérebro através do nervos ópticos. Essas informações são processadas em várias etapas, chegando finalmente ao córtices visuais do cérebro.

O olho humano é equipado com uma variedade de componentes ópticos, incluindo córnea, íris, pupila, humores aquoso e vítreo, uma lente de foco variável e a retina (conforme ilustrado na Figura 1). Juntos, esses elementos trabalham para formar imagens dos objetos que caem no campo de visão de cada olho. Quando um objeto é observado, ele é primeiro focado através do convexo córnea e elementos de lente, formando uma imagem invertida na superfície do retina, uma membrana multicamadas que contém milhões de células sensíveis à luz. Para atingir a retina, os raios de luz focalizados pela córnea devem atravessar sucessivamente o humor aquoso (na câmara anterior), o cristalino, o corpo vítreo gelatinoso e as camadas vasculares e neuronais da retina antes de atingirem os segmentos externos fotossensíveis do cone e dos bastonetes. Essas células fotossensoriais detectam a imagem e a traduzem em uma série de sinais elétricos para transmissão ao cérebro.

Apesar de alguns equívocos devido ao amplo espectro de terminologia empregado para descrever a anatomia do olho, é a córnea, não o cristalino, que é responsável pela maior parte do poder refrativo total do olho. Por ser lisa e transparente como o vidro, mas flexível e durável como o plástico, a parte anterior, fortemente curva e transparente da parede externa do globo ocular permite que os raios de luz formadores de imagem passem para o interior. A córnea também protege o olho, fornecendo uma barreira física que protege o interior do olho de microorganismos, poeira, fibras, produtos químicos e outros materiais prejudiciais. Embora muito mais fina em largura do que o cristalino, a córnea fornece cerca de 65% do poder de refração do olho. A maior parte da força para dobrar a luz reside perto do centro da córnea, que é mais redonda e fina do que as porções periféricas do tecido.

Por ser a janela que controla a entrada da luz no olho, a córnea (Figura 2) é essencial para uma boa visão e também atua como filtro de luz ultravioleta. A córnea remove alguns dos comprimentos de onda ultravioleta mais prejudiciais presentes na luz solar, protegendo ainda mais a retina altamente suscetível e o cristalino contra danos. Se a córnea for muito curvada, como no caso da miopia, os objetos distantes aparecerão como imagens borradas, devido à refração imperfeita da luz na retina. Em uma condição conhecida como astigmatismo, imperfeições ou irregularidades na córnea resultam em refração desigual, o que cria distorção das imagens projetadas na retina.

Ao contrário da maioria dos tecidos do corpo, a córnea não contém vasos sanguíneos para nutrição ou proteção contra infecções. Mesmo os menores capilares interfeririam no processo de refração preciso. A córnea se nutre das lágrimas e do humor aquoso, que preenche as câmaras atrás da estrutura. A camada epitelial externa da córnea é preenchida com milhares de pequenas terminações nervosas, tornando a córnea extremamente sensível à dor quando friccionada ou arranhada. Composta por cerca de 10 por cento da espessura do tecido, a camada epitelial da córnea bloqueia a entrada de matéria estranha no olho, enquanto fornece uma superfície lisa para absorção de oxigênio e nutrientes. A camada central da córnea, conhecida como estroma, compreende cerca de 90 por cento do tecido e consiste em uma rede de proteína fibrosa saturada de água que fornece força, elasticidade e forma para suportar o epitélio. As células nutritivas completam o restante da camada do estroma. Como o estroma tende a absorver água, a principal tarefa do tecido endotélio é bombear o excesso de água do estroma. Sem essa ação de bombeamento, o estroma aumentaria com água, tornaria-se nebuloso e, por fim, tornaria a córnea opaca, tornando o olho cego.

A perda parcial ou total da transparência pelo cristalino, ou sua cápsula, resulta em uma condição comum conhecida como catarata. A catarata é a principal causa de cegueira em todo o mundo e representa uma importante causa de deficiência visual nos Estados Unidos. O desenvolvimento de catarata em adultos está relacionado ao envelhecimento normal, exposição à luz solar, tabagismo, má nutrição, trauma ocular, doenças sistêmicas como diabetes e glaucoma e efeitos colaterais indesejáveis ​​de alguns medicamentos, incluindo esteróides. Nos estágios iniciais, um indivíduo que sofre de catarata percebe o mundo como embaçado ou fora de foco. A visão clara é impedida por uma redução na quantidade de luz que atinge a retina e pela turvação da imagem (por difração e dispersão de luz), como se o indivíduo estivesse observando o ambiente através de uma névoa ou neblina (ver Figura 3). A remoção da lente opaca durante a cirurgia de catarata, com a substituição subsequente por uma lente de plástico (implantes de lentes intraoculares), geralmente resulta em visão corrigida para condições não relacionadas, como miopia ou hipermetropia.

A função da retina é semelhante à combinação de um sensor de imagem digital (como um dispositivo de carga acoplada (CCD)) com um conversor analógico-digital, como é apresentado nos modernos sistemas de câmeras digitais. Os receptores de captura de imagem dos olhos, conhecidos como varas e cones, estão conectados com as fibras do feixe de nervo óptico por meio de uma série de células especializadas que coordenam a transmissão de sinais para o cérebro. A quantidade de luz que pode entrar em cada olho é controlada pelo íris, um diafragma circular que abre amplamente em níveis de luz baixos e fecha para proteger o aluno (a abertura) e retina em níveis muito elevados de iluminação.

Conforme a iluminação muda, o diâmetro da pupila (posicionada em frente ao cristalino) varia reflexivamente entre um tamanho de cerca de 2 a 8 milímetros, modulando a quantidade de luz que atinge a retina. Quando a iluminação é muito brilhante, a pupila se estreita e as porções periféricas dos elementos refráteis são excluídas do caminho óptico. O resultado é que menos aberrações são encontradas pelos raios de luz que formam a imagem, e a imagem na retina se torna mais nítida. Uma pupila muito estreita (aproximadamente 2 milímetros) produz artefatos de difração que espalham a imagem de uma fonte pontual na retina.

No cérebro, as fibras neurais dos nervos ópticos de cada olho cruzam no Quiasma óptico onde a informação visual de ambas as retinas viajando em caminhos paralelos é correlacionada, algo como a função de um gerador de correção de base de tempo em um gravador de fita de vídeo digital. A partir daí, a informação visual viaja através do trato óptico para o em forma de joelho núcleos geniculados laterais no tálamo, onde os sinais são distribuídos por meio do radiações ópticas para os dois córtices visuais localizado na seção traseira inferior de cada metade do cérebro. Nas camadas inferiores do córtex, as informações de cada olho são mantidas como colunares listras de dominância ocular. À medida que os sinais visuais são transmitidos às camadas superiores do córtex, as informações dos dois olhos são mescladas e a visão binocular é formada. Em condições oftálmicas anormais, como forias (desalinhamentos) dos olhos, incluindo estrabismo (mais conhecido como estrabismo), a estereovisão é interrompida, assim como a orientação do indivíduo e a percepção de profundidade. Nos casos em que a cirurgia oftálmica não é garantida, lentes prismáticas montadas em óculos podem corrigir algumas dessas anomalias. As causas de interrupção da fusão binocular podem ser traumatismo craniano ou de parto, doença neuromuscular ou defeitos congênitos.

o fóvea central está localizado em uma área perto do centro da retina, e posicionado diretamente ao longo do eixo óptico de cada olho. Conhecida também como "mancha amarela", a fóvea é pequena (menos de 1 milímetro quadrado), mas muito especializada. Essas áreas contêm exclusivamente células cônicas de alta densidade e compactadas (mais de 200.000 cones por milímetro quadrado em humanos adultos, ver Figura 4). A fóvea central é a área de visão mais nítida e produz a resolução máxima de espaço (resolução espacial), contraste e cor. Cada olho é povoado por aproximadamente sete milhões de células cônicas, que são muito finas (3 micrômetros de diâmetro) e alongadas. A densidade das células cone diminui fora da fóvea à medida que a proporção de células bastonetes para células cone aumenta gradualmente (Figura 4). Na periferia da retina, o número total de ambos os tipos de receptores de luz diminui substancialmente, causando uma perda dramática de sensibilidade visual nas bordas da retina. Isso é compensado pelo fato de que os humanos examinam constantemente os objetos no campo de visão (devido a movimentos rápidos involuntários dos olhos), resultando em uma imagem percebida que é uniformemente nítida. Na verdade, quando a imagem é impedida de se mover em relação à retina (por meio de um dispositivo de fixação óptica), o olho não sente mais uma imagem após alguns segundos.

A disposição dos receptores sensoriais nos segmentos externos da retina determina parcialmente o limite de resolução em diferentes regiões do olho. Para resolver uma imagem, uma fileira de fotorreceptores menos estimulados deve ser interposta entre duas fileiras de fotorreceptores que são altamente estimulados. Caso contrário, é impossível distinguir se a estimulação se originou de duas imagens próximas ou de uma única imagem que abrange as duas fileiras de receptores. Com um espaçamento de centro a centro variando entre 1,5 e 2 micrômetros para os cones na fóvea central, os estímulos ópticos com uma separação de aproximadamente 3 a 4 micrômetros devem produzir um conjunto resolvível de intensidades na retina. Para referência, o raio do primeiro mínimo para um padrão de difração formado na retina é de cerca de 4,6 micrômetros com luz de 550 nanômetros e um diâmetro de pupila de 2 milímetros. Assim, a disposição dos elementos sensoriais na retina determinará a resolução limitante do olho. Outro fator, denominado acuidade visual (a capacidade do olho de detectar pequenos objetos e resolver sua separação), varia com muitos parâmetros, incluindo a definição do termo e o método pelo qual a acuidade é medida. Sobre a retina, a acuidade visual é geralmente mais alta na fóvea central, que abrange um campo visual de cerca de 1,4 graus.

O arranjo espacial das células em bastonete e cone e sua conexão com os neurônios dentro da retina é apresentado na Figura 5. Células em bastonete, contendo apenas o fotopigmento rodopsina, têm um pico de sensibilidade à luz azul-esverdeada (comprimento de onda de cerca de 500 nanômetros), embora exibam uma ampla faixa de resposta em todo o espectro visível. Eles são as células receptoras visuais mais comuns, com cada olho contendo cerca de 125-130 milhões de bastonetes. A sensibilidade à luz dos bastonetes é cerca de 1.000 vezes maior do que a dos cones. No entanto, as imagens geradas apenas pela estimulação da haste são relativamente pouco nítidas e confinadas a tons de cinza, semelhantes aos encontrados em uma imagem fotográfica de foco suave em preto e branco. A visão em bastão é comumente referida como escotópico ou crepúsculo visão porque em condições de pouca luz, as formas e o brilho relativo dos objetos podem ser distinguidos, mas não suas cores. Este mecanismo de adaptação escura permite a detecção de presas e predadores potenciais por meio da forma e do movimento em um amplo espectro de vertebrados.

A resposta do sistema visual humano é logarítmica, não linear, resultando na habilidade de perceber uma incrível faixa de brilho (interscene gama dinâmica) de mais de 10 décadas. Em plena luz do dia, os humanos podem visualizar objetos na luz forte do sol, enquanto à noite grandes objetos podem ser detectados pela luz das estrelas quando a lua está escura. No limiar sensibilidade, o olho humano pode detectar a presença de cerca de 100-150 fótons de luz azul-esverdeada (500 nanômetros) entrando na pupila. Para as sete décadas superiores de brilho, fotópico a visão predomina e são os cones da retina os principais responsáveis ​​pela fotorrecepção. Em contraste, as quatro décadas inferiores de brilho, denominadas escotópico visão, são controlados pelas células bastonetes.

Adaptação do olho permite que a visão funcione sob tais extremos de brilho. No entanto, durante o intervalo de tempo antes de ocorrer a adaptação, os indivíduos podem sentir uma gama de brilho cobrindo apenas cerca de três décadas. Vários mecanismos são responsáveis ​​pela capacidade do olho de se adaptar a uma ampla gama de níveis de brilho. A adaptação pode ocorrer em segundos (por reação pupilar inicial) ou pode levar vários minutos (para adaptação ao escuro), dependendo do nível de mudança de brilho. A sensibilidade total do cone é alcançada em cerca de 5 minutos, enquanto leva cerca de 30 minutos para se adaptar da sensibilidade fotópica moderada à sensibilidade escótica total produzida pelos bastonetes.

Quando totalmente adaptado à luz, o olho humano apresenta uma resposta de comprimento de onda de cerca de 400 a 700 nanômetros, com um pico de sensibilidade de 555 nanômetros (na região verde do espectro de luz visível). O olho adaptado ao escuro responde a uma faixa inferior de comprimentos de onda entre 380 e 650 nanômetros, com o pico ocorrendo em 507 nanômetros. Tanto para a visão fotópica quanto para a escótica, esses comprimentos de onda não são absolutos, mas variam com a intensidade da luz. A transmissão da luz através do olho torna-se progressivamente mais baixa em comprimentos de onda mais curtos. Na região azul-esverdeada (500 nanômetros), apenas cerca de 50% da luz que entra no olho atinge o ponto da imagem na retina. A 400 nanômetros, esse valor é reduzido a escassos 10%, mesmo em um olho jovem. A dispersão de luz e a absorção por elementos nas lentes cristalinas contribuem para uma perda adicional de sensibilidade no azul distante.

Os cones consistem em três tipos de células, cada uma "sintonizada" com uma resposta de comprimento de onda distinto máximo centrado em 430, 535 ou 590 nanômetros. A base para os máximos individuais é a utilização de três fotopigmentos diferentes, cada um com um espectro de absorção de luz visível característico. Os fotopigmentos alteram sua conformação quando um fóton é detectado, permitindo que eles reajam com transducina para iniciar uma cascata de eventos visuais. A transducina é uma proteína que reside na retina e é capaz de converter efetivamente a energia da luz em um sinal elétrico. A população de células cone é muito menor do que os bastonetes, com cada olho contendo entre 5 e 7 milhões desses receptores de cor. A verdadeira visão das cores é induzida pela estimulação das células cônicas. A intensidade relativa e distribuição de comprimento de onda de luz impactando em cada um dos três tipos de receptor de cone determinam a cor da imagem (como um mosaico), de maneira comparável a um aditivo RGB monitor de vídeo ou câmera colorida CCD.

Um feixe de luz que contém principalmente radiação azul de comprimento de onda curto estimula as células cônicas que respondem à luz de 430 nanômetros em uma extensão muito maior do que os outros dois tipos de cone. Este feixe irá ativar o pigmento de cor azul em cones específicos, e essa luz é percebida como azul. A luz com a maioria dos comprimentos de onda centrados em torno de 550 nanômetros é vista como verde, e um feixe contendo principalmente comprimentos de onda de 600 nanômetros ou mais é visto como vermelho. Como mencionado acima, a visão de cone puro é conhecida como visão fotópica e é dominante em níveis normais de luz, tanto em ambientes internos quanto externos. A maioria dos mamíferos são dicromatas, geralmente capaz de apenas distinguir entre componentes de cor azulada e esverdeada. Em contraste, alguns primatas (principalmente humanos) exibem tricromático visão em cores, com resposta significativa aos estímulos de luz vermelha, verde e azul.

Ilustrados na Figura 6 estão os espectros de absorção dos quatro pigmentos visuais humanos, que exibem máximos nas regiões esperadas de vermelho, verde e azul do espectro de luz visível. Quando todos os três tipos de células cônicas são estimulados igualmente, a luz é percebida como sendo acromático ou branco. Por exemplo, a luz do sol do meio-dia aparece como luz branca para os humanos, porque contém quantidades aproximadamente iguais de luz vermelha, verde e azul. Uma excelente demonstração do espectro de cores da luz solar é a interceptação da luz por um prisma de vidro, que refrata (ou curvas) diferentes comprimentos de onda em vários graus, espalhando a luz em suas cores componentes. A percepção humana das cores depende da interação de todas as células receptoras com a luz, e essa combinação resulta em uma estimulação quase tricrômica. Há mudanças na sensibilidade da cor com variações nos níveis de luz, de modo que as cores azuis parecem relativamente mais brilhantes em luz fraca e as cores vermelhas parecem mais brilhantes em luz forte. Este efeito pode ser observado apontando uma lanterna para uma impressão colorida, o que fará com que os vermelhos pareçam repentinamente muito mais brilhantes e saturados.

Nos últimos anos, a consideração da sensibilidade visual da cor humana levou a mudanças na prática de longa data de pintar veículos de emergência, como caminhões de bombeiros e ambulâncias, inteiramente de vermelho. Embora a cor seja destinada para que os veículos sejam facilmente vistos e respondidos, a distribuição do comprimento de onda não é altamente visível em níveis baixos de luz e parece quase preta à noite. O olho humano é muito mais sensível ao amarelo-esverdeado ou tons semelhantes, especialmente à noite, e agora a maioria dos novos veículos de emergência são pelo menos parcialmente pintados de um verde amarelado ou branco vivo, muitas vezes mantendo alguns destaques vermelhos no interesse da tradição.

Quando apenas um ou dois tipos de células cônicas são estimulados, a gama de cores percebidas é limitada. Por exemplo, se uma faixa estreita de luz verde (540 a 550 nanômetros) for usada para estimular todas as células cone, apenas aquelas contendo fotorreceptores verdes responderão para produzir a sensação de ver a cor verde. A percepção visual humana de cores subtrativas primárias, como amarelo, pode surgir de duas maneiras. Se as células cone vermelhas e verdes são estimuladas simultaneamente com luz amarela monocromática com comprimento de onda de 580 nanômetros, os receptores de células cone respondem quase igualmente porque sua sobreposição espectral de absorção é aproximadamente a mesma nesta região do espectro de luz visível. A mesma sensação de cor pode ser alcançada estimulando as células cone vermelho e verde individualmente com uma mistura de comprimentos de onda vermelhos e verdes distintos selecionados de regiões do espectro de absorção do receptor que não têm sobreposição significativa. O resultado, em ambos os casos, é a estimulação simultânea das células cônicas vermelhas e verdes para produzir uma sensação de cor amarela, embora o resultado final seja obtido por dois mecanismos diferentes. A capacidade de perceber outras cores requer a estimulação de um, dois ou todos os três tipos de células cônicas, em vários graus, com a paleta de comprimento de onda apropriada.

Embora o sistema visual humano apresente três tipos de células cones com seus respectivos pigmentos de cor mais células bastonetes receptivas à luz para a visão escotópica, é o cérebro humano que compensa as variações de comprimentos de onda de luz e fontes de luz em sua percepção da cor. Metâmeros são pares de diferentes espectros de luz percebidos como da mesma cor pelo cérebro humano. Curiosamente, cores que são interpretadas como iguais ou semelhantes por um humano às vezes são facilmente distinguíveis por outros animais, principalmente pássaros.

Os neurônios intermediários que transportam informações visuais entre a retina e o cérebro não estão simplesmente conectados um a um com as células sensoriais. Cada cone e célula de bastonete na fóvea envia sinais para pelo menos três células bipolares, enquanto nas regiões mais periféricas da retina, os sinais de um grande número de células de bastonete convergem para uma única célula ganglionar. A resolução espacial nas porções externas da retina é comprometida por ter um grande número de células bastonetes alimentando um único canal, mas ter muitas células sensoriais participando da captura de sinais fracos melhora significativamente o limiar de sensibilidade do olho. Esta característica do olho humano é um tanto análoga à consequência de binning em sistemas de câmera digital CCD de varredura lenta.

As células sensoriais, bipolares e ganglionares da retina também estão interconectadas a outros neurônios, fornecendo uma rede complexa de vias inibitórias e excitatórias. Como resultado, os sinais dos 5 a 7 milhões de cones e 125 milhões de bastonetes na retina humana são processados ​​e transportados para o córtex visual por apenas cerca de 1 milhão de fibras nervosas ópticas mielinizadas. Os músculos oculares são estimulados e controlados por células ganglionares no corpo geniculado lateral, que atua como um controle de feedback entre a retina e o córtex visual.

A complexa rede de vias excitatórias e inibitórias na retina é organizada em três camadas de células neuronais que surgem de uma região específica do cérebro durante o desenvolvimento embrionário. Esses circuitos e loops de feedback resultam em uma combinação de efeitos que produzem nitidez de bordas, aumento de contraste, soma espacial, média de ruído e outras formas de processamento de sinal, talvez incluindo alguns que ainda não foram descobertos. Na visão humana, um grau significativo de processamento de imagem ocorre no cérebro, mas a própria retina também está envolvida em uma ampla gama de tarefas de processamento.

Em outro aspecto da visão humana conhecido como invariância de cor, a cor ou o valor de cinza de um objeto não parecem mudar em uma ampla faixa de luminância. Em 1672, Sir Isaac Newton demonstrou a invariância da cor na sensação visual humana e forneceu pistas para a teoria clássica da percepção das cores e do sistema nervoso. Edwin H. Land, fundador da Polaroid Corporation, propôs o Retinex teoria da visão de cores, com base em suas observações de invariância de cores. Desde que a cor (ou um valor de cinza) seja visualizada sob iluminação adequada, uma correção de cor não muda sua cor, mesmo quando a luminância da cena é alterada. Nesse caso, um gradiente de iluminação em toda a cena não altera a cor percebida ou o tom do nível de cinza de um patch. Se o nível de luminância atinge o limiar da visão escotópica ou crepuscular, a sensação de cor desaparece. No algoritmo de Land, os valores de luminosidade das áreas coloridas são calculados e a energia em uma área específica da cena é comparada com todas as outras áreas da cena para aquela banda de onda. Os cálculos são realizados três vezes, uma para cada banda de onda (onda longa, onda curta e onda média), e o trio resultante de valores de luminosidade determina uma posição para a área no sistema tridimensional espaço colorido definido pela teoria Retinex.

O termo daltonismo é um termo impróprio, sendo amplamente usado em conversas coloquiais para se referir a qualquer dificuldade em distinguir entre cores. O verdadeiro daltonismo, ou a incapacidade de ver qualquer cor, é extremamente raro, embora até 8 por cento dos homens e 0,5 por cento das mulheres nasçam com algum tipo de defeito de visão das cores (ver Tabela 1). Deficiências herdadas na visão de cores são geralmente o resultado de defeitos nas células fotorreceptoras da retina, uma neuromembrana que funciona como a superfície de imagem na parte posterior do olho. Os defeitos da visão de cores também podem ser adquiridos como resultado de doenças, efeitos colaterais de certos medicamentos ou por meio de processos normais de envelhecimento, e essas deficiências podem afetar outras partes do olho que não os fotorreceptores.

Os cones normais e a sensibilidade ao pigmento permitem ao indivíduo distinguir todas as cores diferentes, bem como misturas sutis de tons. Este tipo de visão normal de cores é conhecido como tricromacia e depende da interação mútua das faixas de sensibilidade sobrepostas de todos os três tipos de cone fotorreceptor. Uma deficiência leve de visão de cores ocorre quando o pigmento em um dos três tipos de cone tem um defeito e seu pico de sensibilidade é alterado para outro comprimento de onda, produzindo uma deficiência visual denominada tricromacia anômala, uma das três categorias amplas de defeito da visão de cores. Dicromacia, uma forma mais severa de daltonismo, ou deficiência de cor, ocorre quando um dos pigmentos está seriamente desviado em suas características de absorção ou o pigmento específico não foi produzido. A completa ausência de sensação de cor, ou monocromacia, é extremamente raro, mas os indivíduos com daltonismo total (bastonetes monocromáticos) veem apenas vários graus de brilho, e o mundo aparece em preto, branco e tons de cinza. Essa condição ocorre apenas em indivíduos que herdam um gene para o distúrbio de ambos os pais.

Os dicromatas podem distinguir algumas cores e, portanto, são menos afetados em suas vidas diárias do que os monocromatas, mas geralmente estão cientes de que têm um problema com a visão das cores. A dicromacia é subdividida em três tipos: protanopia, deuteranopia, e tritanopia (veja a Figura 7). Aproximadamente dois por cento da população masculina herda um dos primeiros dois tipos, com o terceiro ocorrendo muito mais raramente.

Teste de daltonismo de Ishihara

O daltonismo, uma interrupção no funcionamento normal da visão fotópica humana, pode ser causado por uma série de condições, incluindo aquelas derivadas da genética, bioquímica, danos físicos e doenças. Este tutorial interativo explora e simula como imagens coloridas aparecem para indivíduos daltônicos e compara essas imagens com o teste diagnóstico de daltonismo de Ishihara.

A protanopia é um defeito vermelho-esverdeado, resultante da perda da sensibilidade ao vermelho, que causa uma falta de diferença perceptível entre vermelho, laranja, amarelo e verde. Além disso, o brilho das cores vermelho, laranja e amarelo é drasticamente reduzido em comparação aos níveis normais. O efeito de intensidade reduzida pode resultar em semáforos vermelhos parecendo escuros (apagados) e tons de vermelho (em geral) aparecendo em preto ou cinza escuro. Os protanopes geralmente aprendem a distinguir corretamente entre o vermelho e o verde e o vermelho do amarelo, principalmente com base em seu brilho aparente, em vez de em qualquer diferença de matiz perceptível. O verde geralmente parece mais claro do que o vermelho para esses indivíduos. Como a luz vermelha ocorre em uma extremidade do espectro visível, há pouca sobreposição de sensibilidade com os outros dois tipos de cone, e as pessoas com protanopia têm uma perda pronunciada de sensibilidade à luz na extremidade de comprimento de onda longo (vermelho) do espectro. Indivíduos com esse defeito de visão de cores podem discriminar entre azuis e amarelos, mas lavanda, violeta e roxo não podem ser distinguidos de vários tons de azul, devido à atenuação do componente vermelho nesses tons.

Indivíduos com deuteranopia, que é uma perda de sensibilidade ao verde, têm muitos dos mesmos problemas com a discriminação de matiz que os protanopes, mas têm um nível bastante normal de sensibilidade em todo o espectro visível. Por causa da localização da luz verde no centro do espectro de luz visível e as curvas de sensibilidade sobrepostas dos receptores de cone, há alguma resposta dos fotorreceptores vermelhos e azuis aos comprimentos de onda verdes. Embora a deuteranopia esteja associada a pelo menos uma resposta de brilho à luz verde (e pouca redução de intensidade anormal), os nomes vermelho, laranja, amarelo e verde parecem para o deuteranópio serem termos demais para cores que parecem iguais. De maneira semelhante, azuis, violetas, roxos e lilases não são distinguíveis para indivíduos com esse defeito de visão de cores.

Incidência e causas do daltonismo
CLASSIFICAÇÃOCAUSA DO DEFEITOINCIDÊNCIA
(%)
Tricromacia anômala 6.0
ProtanomaliaPigmento com detecção de vermelho anormal1.0
DeuteranomaliaPigmento com detecção de verde anormal5.0
TritanomaliaPigmento com detecção de azul anormal0.0001
Dicromacia 2.1
ProtanopiaPigmento com detecção de vermelho ausente1.0
DeuteranopiaPigmento com detecção de verde ausente1.1
TritanopiaPigmento com detecção de azul ausente0.001
Rod MonochromacySem cones funcionais& lt 0,0001
Tabela 1

A tritanopia é a ausência de sensibilidade ao azul e produz funcionalmente um defeito azul-amarelo na visão de cores. Indivíduos com essa deficiência não conseguem distinguir azuis e amarelos, mas registram uma diferença entre vermelho e verde. A condição é bastante rara e ocorre igualmente em ambos os sexos. Os tritanopos geralmente não têm tanta dificuldade em realizar as tarefas cotidianas quanto os indivíduos com qualquer uma das variantes vermelho-verde da dicromacia. Como os comprimentos de onda azuis ocorrem apenas em uma extremidade do espectro e há pouca sobreposição de sensibilidade com os outros dois tipos de cone, a perda total de sensibilidade em todo o espectro pode ser bastante grave com essa condição.

Quando há perda de sensibilidade por um receptor de cone, mas os cones ainda estão funcionais, as deficiências de visão de cores resultantes são consideradas tricromacia anômala e são categorizadas de maneira semelhante aos tipos de dicromacia. A confusão muitas vezes surge porque essas condições são nomeadas de forma semelhante, mas anexadas com um sufixo derivado do termo anomalia. Assim, protanomalia, e deuteranomaly produzem problemas de reconhecimento de matiz semelhantes aos defeitos de dicromacia vermelho-verde, embora não tão pronunciados. Protanomalia é considerada uma "fraqueza vermelha" da visão de cores, com o vermelho (ou qualquer cor que tenha um componente vermelho) sendo visualizado como mais claro que o normal e os tons mudando para o verde. Um indivíduo deuteranómalo exibe "fraqueza verde" e tem dificuldades semelhantes em distinguir entre pequenas variações em tons que caem na região do vermelho, laranja, amarelo e verde do espectro visível. Isso ocorre porque os matizes parecem ter mudado para o vermelho. Em contraste, indivíduos deuteranómalos não apresentam o defeito de perda de brilho que acompanha a protanomalia. Muitas pessoas com essas variantes anômalas da tricromacia têm pouca dificuldade em realizar tarefas que exigem visão normal das cores, e algumas podem nem mesmo estar cientes de que sua visão das cores está prejudicada. Tritanomalia, ou fraqueza azul, não foi relatado como um defeito herdado. Nos poucos casos em que a deficiência foi identificada, acredita-se que ela tenha sido adquirida em vez de herdada. Várias doenças oculares (como o glaucoma, que ataca os cones azuis) podem resultar em tritanomalia. A perda periférica do cone azul é mais comum nessas doenças.

Apesar das limitações, existem algumas vantagens de acuidade visual no daltonismo, como o aumento da capacidade de discriminar objetos camuflados. Os contornos, em vez das cores, são responsáveis ​​pelo reconhecimento do padrão e podem ocorrer melhorias na visão noturna devido a certas deficiências na visão das cores. Nas forças armadas, atiradores e observadores daltônicos são altamente valorizados por esses motivos. Durante o início de 1900, em um esforço para avaliar a visão anormal das cores humanas, o anomaloscópio de Nagel foi desenvolvido. Utilizando este instrumento, o observador manipula os botões de controle para combinar dois campos coloridos para cor e brilho. Outro método de avaliação, o teste de placa pseudoisocromática de Ishihara para daltonismo, nomeado em homenagem ao Dr. Shinobu Ishihara, discrimina entre visão de cores normal e daltonismo vermelho-verde (conforme apresentado no tutorial e na Figura 7). Um sujeito de teste com visão de cores normal pode detectar a diferença de matiz entre a figura e o fundo. Para um observador com deficiência de vermelho-verde, as placas parecem isocromáticas, sem discriminação entre as figuras e o padrão de design.

Como parte natural do processo de envelhecimento, o olho humano começa a perceber as cores de maneira diferente nos anos posteriores, mas não se torna "daltônico" no verdadeiro sentido do termo. O envelhecimento resulta no amarelecimento e escurecimento do cristalino e da córnea, efeitos degenerativos que também são acompanhados pelo encolhimento do tamanho da pupila. Com o amarelecimento, os comprimentos de onda mais curtos da luz visível são absorvidos, de modo que os tons de azul parecem mais escuros. Como consequência, os idosos costumam ter dificuldade em discriminar cores que diferem principalmente no conteúdo de azul, como azul e cinza ou vermelho e roxo. Aos 60 anos, quando comparada à eficiência visual de um jovem de 20 anos, apenas 33 por cento da luz incidente na córnea atinge os fotorreceptores na retina. Esse valor cai para cerca de 12,5% em meados dos anos 70.

Alojamento do olho humano

A acomodação do olho se refere ao ato fisiológico de ajustar os elementos do cristalino para alterar o poder de refração e trazer objetos que estão mais próximos do olho para um foco nítido. Este tutorial explora as mudanças na estrutura da lente à medida que os objetos são realocados em relação ao olho.

Alojamento do olho refere-se ao ato de ajustar fisiologicamente o elemento de lente cristalina para alterar o poder de refração e trazer objetos que estão mais perto do olho em foco nítido. Os raios de luz inicialmente refratados na superfície da córnea são posteriormente convergidos depois de passarem pelas lentes. Durante a acomodação, a contração dos músculos ciliares relaxa a tensão no cristalino, resultando em mudanças na forma do tecido transparente e elástico, ao mesmo tempo que o move ligeiramente para a frente. O efeito líquido das alterações da lente é ajustar a distância focal do olho para trazer a imagem exatamente para o foco na camada fotossensível de células que residem na retina. A acomodação também relaxa a tensão aplicada à lente pelas fibras da zônula e permite que a superfície anterior da lente aumente sua curvatura. O maior grau de refração, juntamente com um leve deslocamento para a frente na posição da lente, traz os objetos que estão mais próximos do olho para o foco.

O foco no olho é controlado por uma combinação de elementos, incluindo a íris, o cristalino, a córnea e o tecido muscular, que podem alterar o formato do cristalino para que o olho possa focar em objetos próximos e distantes. No entanto, em alguns casos, esses músculos não funcionam corretamente ou o olho está ligeiramente alterado na forma e o ponto focal não se cruza com a retina (uma condição denominada visão convergente) À medida que os indivíduos envelhecem, as lentes ficam mais duras e não podem ser focadas corretamente, levando a uma visão deficiente. Se o ponto de foco ficar aquém da retina, a condição é chamada de miopia ou miopia, e os indivíduos com essa aflição não conseguem se concentrar em objetos distantes. Nos casos em que o ponto focal está atrás da retina, o olho terá problemas para focar em objetos próximos, criando uma condição conhecida como hipermetropia ou hipermetropia. Essas disfunções oculares geralmente podem ser corrigidas com óculos (Figura 8), usando uma lente côncava para tratar a miopia e uma lente convexa para tratar a hipermetropia.

A visão convergente não é totalmente fisiológica e pode ser influenciada pelo treinamento, se os olhos não forem defeituosos. Procedimentos repetitivos podem ser utilizados para desenvolver uma visão convergente forte. Atletas, como shortstops de beisebol, têm uma visão convergente bem desenvolvida. Em cada movimento, os dois olhos têm que se transladar em uníssono para preservar a visão binocular, com um aparelho neuromuscular preciso e responsivo, que normalmente não está sujeito à fadiga, controlando sua motilidade e coordenação. Mudanças na convergência ocular ou no movimento da cabeça são consideradas nos cálculos feitos pelo complexo sistema ocular para produzir as entradas neurais adequadas aos músculos oculares. Um movimento ocular de 10 graus pode ser concluído em cerca de 40 milissegundos, com os cálculos ocorrendo mais rápido do que o olho pode alcançar seu alvo pretendido. Os pequenos movimentos dos olhos são conhecidos como sacadas e os movimentos maiores de um ponto a outro são denominados versões.

O sistema visual humano não deve apenas detectar luz e cor, mas, como um sistema óptico, deve ser capaz de discernir as diferenças entre os objetos, ou um objeto e seu fundo. Conhecido como contraste fisiológico ou discriminação de contraste, a relação entre o brilho aparente de dois objetos que são vistos ao mesmo tempo (contraste simultâneo) ou sequencialmente (contraste sucessivo) contra um fundo, podem ou não ser os mesmos. No sistema visual humano, o contraste é reduzido na escuridão ambiental e com indivíduos que sofrem de deficiências visuais de cores, como daltonismo vermelho-verde. O contraste depende da visão binocular, da acuidade visual e do processamento da imagem pelo córtex visual do cérebro. Um objeto com baixo contraste, que não pode ser distinguido do fundo a menos que esteja em movimento, é considerado camuflado. No entanto, indivíduos daltônicos geralmente são capazes de detectar objetos camuflados devido ao aumento da visão do bastão e à perda de pistas de cores enganosas. O aumento do contraste se traduz em maior visibilidade, e um valor numérico quantitativo para o contraste é geralmente expresso como uma porcentagem ou proporção. Em condições ideais, o olho humano mal consegue detectar a presença de dois por cento de contraste.

Com a visão humana, um aparente aumento no contraste é percebido em uma zona estreita de cada lado da fronteira entre duas áreas de brilho e / ou cromaticidade diferentes. No final do século XIX, o físico francês Michel Eugéne Chevreul descobriu o contraste simultâneo. Como uma função especial da percepção visual humana, as bordas ou contornos de um objeto são destacados, afastando o objeto de seu fundo e facilitando a orientação espacial. Quando posicionada sobre um fundo claro, a região na borda de um objeto escuro parece mais clara do que o resto do fundo (na verdade, o contraste é aprimorado). Com esse fenômeno de percepção, a cor com o contraste mais forte, a cor complementar, é criada (pelo cérebro) na borda. Como a cor e seu complemento são percebidos simultaneamente, o efeito é conhecido como contraste simultâneo. Bordas e outras linhas de demarcação que separam as áreas contrastantes tendem a diminuir o efeito (ou ilusão de óptica) eliminando o contraste marginal. Muitas formas de microscopia óptica, principalmente a iluminação com contraste de fase, tiram proveito desses recursos do sistema visual humano. Ao aumentar o contraste físico de uma imagem sem ter que mudar o objeto por meio de coloração ou outra técnica, o espécime de contraste de fase é protegido de danos ou morte (no caso de espécimes vivos).

o frequência espacial a resposta do olho humano pode ser avaliada determinando a capacidade de detectar uma série de tiras em uma grade sinusoidal modulada. As grades de teste apresentam regiões alternadas (faixas) claras e escuras, que aumentam linearmente das frequências mais altas para as mais baixas ao longo do eixo horizontal, enquanto o contraste diminui logaritmicamente de cima para baixo. O limite de listras que só pode ser distinguido por indivíduos com visão normal está entre 7 e 10 ciclos por grau. Para visão acromática, quando a frequência espacial é muito baixa (grande espaçamento entre linhas), é necessário um alto contraste para detectar a variação senoidal de intensidade. Conforme a frequência espacial aumenta, os humanos podem detectar períodos com menos contraste, atingindo um pico de cerca de 8 ciclos por grau no campo visual. Além desse ponto, um contraste mais alto é novamente necessário para detectar as listras sinusoidais mais finas.

Exame do função de transferência de modulação (MTF) do sistema visual humano revela que o contraste necessário para detectar a variação de luminância em grades senoidais padronizadas aumenta nas frequências espaciais mais altas e mais baixas. A esse respeito, o olho se comporta de maneira bem diferente de um dispositivo de imagem simples (como uma câmera de filme ou sensor CCD). A função de transferência de modulação de um sistema de câmera simples e focalizado exibe uma modulação máxima na frequência espacial zero, com o grau de modulação caindo mais ou menos monotonicamente para zero na frequência de corte da câmera.

Quando a luminância de uma cena oscila periodicamente várias vezes por segundo (como acontece com a televisão e as telas dos monitores de computador), os humanos percebem uma sensação irritante, como se as cenas sequenciais estivessem separadas. Quando a frequência de flutuação aumenta, a irritação aumenta e atinge um máximo em torno de 10 hertz, especialmente quando flashes brilhantes de iluminação alternam com escuridão. Em frequências mais altas, a cena não parece mais desarticulada e os objetos deslocados de uma cena para a outra agora são percebidos como se movendo suavemente. Normalmente referido como cintilação, a irritante sensação de vibração leve pode persistir até 50-60 hertz. Além de uma certa frequência e luminância, conhecido como o frequência crítica de oscilação (CFF), a cintilação da tela não é mais percebida. Este é o principal motivo pelo qual aumentar a taxa de atualização de um monitor de computador de 60 para 85-100 hertz produz uma tela estável e sem oscilações.

Avanços na tecnologia de fabricação de semicondutores, especialmente semicondutores de óxido de metal complementar (CMOS) e CMOS bipolar (BiCMOS) técnicas, levou a uma nova geração de fotossensores em miniatura que apresentam extraordinária faixa dinâmica e resposta rápida. Recentemente, matrizes de chips sensores CMOS foram organizadas para modelar a operação da retina humana. Estes assim chamados lascas de olho, combinando óptica, visão humana e microprocessadores, estão avançando a oftalmologia através do novo campo da optobiônica. Retinas danificadas resultantes de doenças visuais debilitantes, como retinite pigmentosa e degeneração macular, bem como envelhecimento e lesões na retina, que roubam a visão, estão sendo corrigidas com os olhos implantados. Os chips de olho de silício contêm aproximadamente 3.500 detectores de luz em miniatura presos a eletrodos de metal que imitam a função dos cones e bastonetes humanos. Os detectores de luz absorvem a luz incidente refratada pela córnea e pelo cristalino e produzem uma pequena quantidade de carga elétrica que estimula os neurônios da retina. Apresentando um diâmetro de dois milímetros (veja a Figura 9), a retina substituta tem a metade da espessura de um pedaço de papel típico e é implantada em uma bolsa sob a retina danificada.

Como alternativa ao chip do olho, uma prótese de retina usando um processador de sinal digital e uma câmera montada em um par de óculos, captura e transmite a imagem de um objeto ou cena. Sem fio, a imagem é enviada a um chip receptor embutido próximo às camadas da retina, de onde os impulsos nervosos são enviados ao cérebro. As retinas artificiais, no entanto, não tratam o glaucoma ou deficiências de visão que danificam as fibras nervosas que conduzem ao nervo óptico. À medida que a optobiônica avança, também aumenta a compreensão da ciência do complexo sistema visual humano.

Autores Contribuintes

Kenneth R. Spring - Consultor Científico, Lusby, Maryland, 20657.

Thomas J. Fellers e Michael W. Davidson - Laboratório Nacional de Alto Campo Magnético, 1800 East Paul Dirac Dr., The Florida State University, Tallahassee, Flórida, 32310.


1 Heterocromia

Nunca pensei muito sobre meus olhos crescerem. Eles eram muito parecidos com meu pai & # x2019s, e eu percebi que ter azul, amarelo e verde misturados era exatamente o que olhos verdes pareciam.

Imagine minha surpresa ao descobrir que isso é realmente bastante atípico, e tudo graças a uma mutação chamada heterocromia iridum. Refere-se a olhos que possuem várias cores, e você provavelmente já ouviu falar dele se tiver visto X-Men: Primeira Classe o jovem professor X a chama de & # x201Ca mutação muito bacana. & # x201D

Existem três tipos de heterocromia:

  • Completo (cada olho de uma cor diferente).
  • Setorial (um segmento de cor contrastante na íris).
  • Central (uma cor diferente irradiando da pupila).

No entanto, essas três categorias são bastante fluidas e podem se combinar de maneiras estranhas e maravilhosas. Meu olho esquerdo é muito mais claro e mais amarelo do que o direito, enquanto meu olho direito tem a mancha. Ambos têm anéis cinza e amarelos ao redor da pupila.

Acho que é por isso que sempre recebo atitude no Departamento de Trânsito quando digo a eles que meus olhos são verdes.

Se você nasceu com heterocromia, provavelmente é porque um de seus pais tinha uma característica autossômica dominante. Embora você também possa ser uma quimera (dois ovos fertilizados se fundindo em um zigoto, cada um com um gene diferente para a cor dos olhos) ou um mosaico (alguém com dois ou mais códigos genéticos diferentes em suas células, neste caso, um gene ligeiramente alterado responsável por cor dos olhos).

Também é possível adquirir heterocromia, embora você provavelmente não queira. Quase sempre é o resultado de uma doença ou lesão grave. Certos medicamentos são conhecidos por depositar pigmento marrom nos olhos & # x2014 um efeito colateral bastante raro e que geralmente só acontece em olhos castanhos, mas certamente vale a pena mencionar.

A maioria das fontes que consultei dizem que a heterocromia é super-rara, mas a partir do meu estudo científico tanto de leitores quanto de escritores, eu concluí que ela realmente não é rara. Parece que a maioria de nós tem alguma forma disso, com central sendo o mais popular. Olhos multicoloridos, uni-vos!


Causas e fatores de risco de heterocromia

Quando você nasce com olhos de cores diferentes, isso é chamado de heterocromia congênita. As condições que podem causar isso incluem:

  • Heterocromia benigna
  • Piebaldismo
  • Doença de Hirschsprung
  • Síndrome de Bloch-Sulzberger
  • Doença de Von Recklinghausen
  • Doença de Bourneville
  • Síndrome de Waardenburg
  • Síndrome de Sturge-Weber
  • Síndrome de Parry-Romberg
  • Síndrome de Horner

Se a cor dos seus olhos mudar depois de você ser um bebê, isso se chama heterocromia adquirida. Pode ser causado por:

  • Lesão ocular. Mais de 80% das lesões oculares acontecem durante projetos domésticos, esportes ou outras atividades recreativas.
  • Glaucoma. Esta doença ocular afeta mais de 3 milhões de americanos. O acúmulo de líquido aumenta a pressão no olho. Pode causar perda de visão, mas a detecção precoce e o tratamento podem ajudar a prevenir isso.
  • Certos medicamentos, incluindo medicamentos para glaucoma como bimatoprost (Latisse, Lumigan) e latanoprost (Xalatan).
  • Neuroblastoma. Este é um câncer das células nervosas que geralmente afeta crianças com menos de 10 anos. Quando os tumores pressionam os nervos no tórax ou no pescoço, as crianças podem ter uma pálpebra caída e uma pupila pequena. Eles também podem ter heterocromia. Consulte um médico imediatamente se a cor dos olhos de seu filho mudar.
  • Câncer de olho.O melanoma pode afetar seus olhos em casos raros. Acontece na melanina, o pigmento que dá cor aos olhos, cabelo e pele. Um sinal de melanoma ocular é uma mancha escura na íris. Visão embaçada ou perda repentina de visão também são comuns.

Como é chamado quando um olho humano está vendo cores mais brilhantes do que o outro? - Biologia

A visão estereoscópica humana das cores é um processo muito complexo que não é totalmente compreendido, apesar de centenas de anos de intenso estudo e modelagem. A visão envolve a interação quase simultânea dos dois olhos e do cérebro por meio de uma rede de neurônios, receptores e outras células especializadas. Os primeiros passos neste processo sensorial são a estimulação dos receptores de luz nos olhos, a conversão dos estímulos de luz ou imagens em sinais e a transmissão de sinais elétricos contendo as informações da visão de cada olho para o cérebro através dos nervos ópticos. Essa informação é processada em vários estágios, chegando finalmente aos córtices visuais do cérebro.

O olho humano é equipado com uma variedade de componentes ópticos, incluindo córnea, íris, pupila, humores aquoso e vítreo, uma lente de foco variável e a retina (conforme ilustrado na Figura 1). Juntos, esses elementos trabalham para formar imagens dos objetos que caem no campo de visão de cada olho. Quando um objeto é observado, primeiro é focalizado através da córnea convexa e dos elementos da lente, formando uma imagem invertida na superfície da retina, uma membrana multicamadas que contém milhões de células fotossensíveis. Para atingir a retina, os raios de luz focalizados pela córnea devem atravessar sucessivamente o humor aquoso (na câmara anterior), o cristalino, o corpo vítreo gelatinoso e as camadas vasculares e neuronais da retina antes de atingirem a parte externa fotossensível segmentos das células cone e bastonete. Essas células fotossensoriais detectam a imagem e a traduzem em uma série de sinais elétricos para transmissão ao cérebro.

Apesar de alguns equívocos devido ao amplo espectro de terminologia empregado para descrever a anatomia do olho, é a córnea, não o cristalino, que é responsável pela maior parte do poder refrativo total do olho. Por ser lisa e transparente como o vidro, mas flexível e durável como o plástico, a parte anterior, fortemente curva e transparente da parede externa do globo ocular permite que os raios de luz formadores de imagem passem para o interior. A córnea também protege o olho, fornecendo uma barreira física que protege o interior do olho de microorganismos, poeira, fibras, produtos químicos e outros materiais prejudiciais. Embora muito mais fina em largura do que o cristalino, a córnea fornece cerca de 65% do poder de refração do olho. A maior parte da força para dobrar a luz reside perto do centro da córnea, que é mais redonda e fina do que as porções periféricas do tecido.

Por ser a janela que controla a entrada da luz no olho, a córnea (Figura 2) é essencial para uma boa visão e também atua como filtro de luz ultravioleta. A córnea remove alguns dos comprimentos de onda ultravioleta mais prejudiciais presentes na luz solar, protegendo ainda mais a retina altamente suscetível e o cristalino contra danos. Se a córnea for muito curvada, como no caso da miopia, os objetos distantes aparecerão como imagens borradas, devido à refração imperfeita da luz na retina. Em uma condição conhecida como astigmatismo, imperfeições ou irregularidades na córnea resultam em refração desigual, o que cria distorção das imagens projetadas na retina.

Ao contrário da maioria dos tecidos do corpo, a córnea não contém vasos sanguíneos para nutrição ou proteção contra infecções. Mesmo os menores capilares interfeririam no processo de refração preciso. A córnea se nutre das lágrimas e do humor aquoso, que preenche as câmaras atrás da estrutura. A camada epitelial externa da córnea é preenchida com milhares de pequenas terminações nervosas, tornando a córnea extremamente sensível à dor quando friccionada ou arranhada. Composta por cerca de 10 por cento da espessura do tecido, a camada epitelial da córnea bloqueia a entrada de matéria estranha no olho, enquanto fornece uma superfície lisa para absorção de oxigênio e nutrientes. A camada central da córnea, conhecida como estroma, compreende cerca de 90 por cento do tecido e consiste em uma rede de proteína fibrosa saturada de água que fornece força, elasticidade e forma para suportar o epitélio. As células nutritivas completam o restante da camada do estroma. Como o estroma tende a absorver água, a principal tarefa do tecido endotélio é bombear o excesso de água do estroma. Sem essa ação de bombeamento, o estroma aumentaria com água, tornaria-se nebuloso e, por fim, tornaria a córnea opaca, tornando o olho cego.

A perda parcial ou total da transparência pelo cristalino, ou sua cápsula, resulta em uma condição comum conhecida como catarata. A catarata é a principal causa de cegueira em todo o mundo e representa uma importante causa de deficiência visual nos Estados Unidos. O desenvolvimento de catarata em adultos está relacionado ao envelhecimento normal, exposição à luz solar, tabagismo, má nutrição, trauma ocular, doenças sistêmicas como diabetes e glaucoma e efeitos colaterais indesejáveis ​​de alguns medicamentos, incluindo esteróides. Nos estágios iniciais, um indivíduo que sofre de catarata percebe o mundo como embaçado ou fora de foco. A visão clara é impedida por uma redução na quantidade de luz que atinge a retina e pela turvação da imagem (por difração e dispersão de luz), como se o indivíduo estivesse observando o ambiente através de uma névoa ou neblina (ver Figura 3). A remoção da lente opaca durante a cirurgia de catarata, com subseqüente substituição por uma lente de plástico (implantes de lentes intraoculares), geralmente resulta em visão corrigida para condições não relacionadas, como miopia ou hipermetropia.

A função da retina é semelhante à combinação de um sensor de imagem digital (como um dispositivo de carga acoplada (CCD)) com um conversor analógico-digital, como é apresentado nos modernos sistemas de câmeras digitais. Os receptores de captura de imagens dos olhos, conhecidos como bastonetes e cones, estão conectados às fibras do feixe de nervo óptico por meio de uma série de células especializadas que coordenam a transmissão de sinais ao cérebro. A quantidade de luz que pode entrar em cada olho é controlada pela íris, um diafragma circular que se abre amplamente em níveis baixos de luz e se fecha para proteger a pupila (a abertura) e a retina em níveis muito altos de iluminação.

Conforme a iluminação muda, o diâmetro da pupila (posicionada em frente ao cristalino) varia reflexivamente entre um tamanho de cerca de 2 a 8 milímetros, modulando a quantidade de luz que atinge a retina. Quando a iluminação é muito brilhante, a pupila se estreita e as porções periféricas dos elementos refráteis são excluídas do caminho óptico. O resultado é que menos aberrações são encontradas pelos raios de luz que formam a imagem, e a imagem na retina se torna mais nítida. Uma pupila muito estreita (aproximadamente 2 milímetros) produz artefatos de difração que espalham a imagem de uma fonte pontual na retina.

No cérebro, as fibras neurais dos nervos ópticos de cada olho cruzam no quiasma óptico onde a informação visual de ambas as retinas viajando em caminhos paralelos é correlacionada, algo como a função de um gerador de correção de base de tempo em um gravador de fita de vídeo digital. A partir daí, a informação visual viaja através do trato óptico para os núcleos geniculados laterais em forma de joelho no tálamo, onde os sinais são distribuídos através das radiações ópticas para os dois córtices visuais localizados na seção posterior inferior de cada metade do cérebro. Nas camadas inferiores do córtex, as informações de cada olho são mantidas como faixas de dominância ocular colunar. À medida que os sinais visuais são transmitidos às camadas superiores do córtex, as informações dos dois olhos são mescladas e a visão binocular é formada. Em condições oftálmicas anormais, como forias (desalinhamentos) dos olhos, incluindo estrabismo (mais conhecido como estrabismo), a estereovisão é interrompida, assim como a orientação do indivíduo e a percepção de profundidade. Nos casos em que a cirurgia oftálmica não é garantida, lentes prismáticas montadas em óculos podem corrigir algumas dessas anomalias. As causas de interrupção da fusão binocular podem ser traumatismo craniano ou de parto, doença neuromuscular ou defeitos congênitos.

A fóvea central está localizada em uma área próxima ao centro da retina e posicionada diretamente ao longo do eixo óptico de cada olho.Conhecida também como "mancha amarela", a fóvea é pequena (menos de 1 milímetro quadrado), mas muito especializada. Essas áreas contêm exclusivamente células cônicas de alta densidade e compactadas (mais de 200.000 cones por milímetro quadrado em humanos adultos, ver Figura 4). A fóvea central é a área de visão mais nítida e produz a resolução máxima de espaço (resolução espacial), contraste e cor. Cada olho é povoado por aproximadamente sete milhões de células cônicas, que são muito finas (3 micrômetros de diâmetro) e alongadas. A densidade das células cone diminui fora da fóvea à medida que a proporção de células bastonetes para células cone aumenta gradualmente (Figura 4). Na periferia da retina, o número total de ambos os tipos de receptores de luz diminui substancialmente, causando uma perda dramática de sensibilidade visual nas bordas da retina. Isso é compensado pelo fato de que os humanos examinam constantemente os objetos no campo de visão (devido a movimentos rápidos involuntários dos olhos), resultando em uma imagem percebida que é uniformemente nítida. Na verdade, quando a imagem é impedida de se mover em relação à retina (por meio de um dispositivo de fixação óptica), o olho não sente mais uma imagem após alguns segundos.

A disposição dos receptores sensoriais nos segmentos externos da retina determina parcialmente o limite de resolução em diferentes regiões do olho. Para resolver uma imagem, uma fileira de fotorreceptores menos estimulados deve ser interposta entre duas fileiras de fotorreceptores que são altamente estimulados. Caso contrário, é impossível distinguir se a estimulação se originou de duas imagens próximas ou de uma única imagem que abrange as duas fileiras de receptores. Com um espaçamento de centro a centro variando entre 1,5 e 2 micrômetros para os cones na fóvea central, os estímulos ópticos com uma separação de aproximadamente 3 a 4 micrômetros devem produzir um conjunto resolvível de intensidades na retina. Para referência, o raio do primeiro mínimo para um padrão de difração formado na retina é de cerca de 4,6 micrômetros com luz de 550 nanômetros e um diâmetro de pupila de 2 milímetros. Assim, a disposição dos elementos sensoriais na retina determinará a resolução limitante do olho. Outro fator, denominado acuidade visual (a capacidade do olho de detectar pequenos objetos e resolver sua separação), varia com muitos parâmetros, incluindo a definição do termo e o método pelo qual a acuidade é medida. Sobre a retina, a acuidade visual é geralmente mais alta na fóvea central, que abrange um campo visual de cerca de 1,4 graus.

O arranjo espacial dos bastonetes e cones e sua conexão com os neurônios dentro da retina é apresentado na Figura 5. Os bastonetes, contendo apenas o fotopigmento rodopsina, têm um pico de sensibilidade à luz azul-esverdeada (comprimento de onda de cerca de 500 nanômetros), embora eles exibem uma ampla gama de respostas em todo o espectro visível. Eles são as células receptoras visuais mais comuns, com cada olho contendo cerca de 125-130 milhões de bastonetes. A sensibilidade à luz dos bastonetes é cerca de 1.000 vezes maior do que a dos cones. No entanto, as imagens geradas apenas pela estimulação da haste são relativamente pouco nítidas e confinadas a tons de cinza, semelhantes aos encontrados em uma imagem fotográfica de foco suave em preto e branco. A visão em bastão é comumente referida como visão escotópica ou crepuscular porque, em condições de pouca luz, as formas e o brilho relativo dos objetos podem ser distinguidos, mas não suas cores. Este mecanismo de adaptação ao escuro permite a detecção de potenciais presas e predadores por meio da forma e do movimento em um amplo espectro de vertebrados.

A resposta do sistema visual humano é logarítmica, não linear, resultando na capacidade de perceber uma incrível faixa de brilho (faixa dinâmica interscene) de mais de 10 décadas. Em plena luz do dia, os humanos podem visualizar objetos na luz forte do sol, enquanto à noite grandes objetos podem ser detectados pela luz das estrelas quando a lua está escura. No limiar de sensibilidade, o olho humano pode detectar a presença de cerca de 100-150 fótons de luz azul-esverdeada (500 nanômetros) entrando na pupila. Durante as sete décadas superiores de brilho, a visão fotópica predomina e são os cones da retina os principais responsáveis ​​pela fotorrecepção. Em contraste, as quatro décadas inferiores de brilho, denominadas visão escotópica, são controladas pelas células dos bastonetes.

A adaptação do olho permite que a visão funcione sob tais extremos de brilho. No entanto, durante o intervalo de tempo antes de ocorrer a adaptação, os indivíduos podem sentir uma gama de brilho cobrindo apenas cerca de três décadas. Vários mecanismos são responsáveis ​​pela capacidade do olho de se adaptar a uma ampla gama de níveis de brilho. A adaptação pode ocorrer em segundos (por reação pupilar inicial) ou pode levar vários minutos (para adaptação ao escuro), dependendo do nível de mudança de brilho. A sensibilidade total do cone é alcançada em cerca de 5 minutos, enquanto leva cerca de 30 minutos para se adaptar da sensibilidade fotópica moderada à sensibilidade escótica total produzida pelos bastonetes.

Quando totalmente adaptado à luz, o olho humano apresenta uma resposta de comprimento de onda de cerca de 400 a 700 nanômetros, com um pico de sensibilidade de 555 nanômetros (na região verde do espectro de luz visível). O olho adaptado ao escuro responde a uma faixa inferior de comprimentos de onda entre 380 e 650 nanômetros, com o pico ocorrendo em 507 nanômetros. Tanto para a visão fotópica quanto para a escótica, esses comprimentos de onda não são absolutos, mas variam com a intensidade da luz. A transmissão da luz através do olho torna-se progressivamente mais baixa em comprimentos de onda mais curtos. Na região azul-esverdeada (500 nanômetros), apenas cerca de 50% da luz que entra no olho atinge o ponto da imagem na retina. A 400 nanômetros, esse valor é reduzido a escassos 10%, mesmo em um olho jovem. A dispersão de luz e a absorção por elementos nas lentes cristalinas contribuem para uma perda adicional de sensibilidade no azul distante.

Os cones consistem em três tipos de células, cada uma "sintonizada" com uma resposta de comprimento de onda distinto máximo centrado em 430, 535 ou 590 nanômetros. A base para os máximos individuais é a utilização de três fotopigmentos diferentes, cada um com um espectro de absorção de luz visível característico. Os fotopigmentos alteram sua conformação quando um fóton é detectado, permitindo que eles reajam com a transducina para iniciar uma cascata de eventos visuais. A transducina é uma proteína que reside na retina e é capaz de converter efetivamente a energia da luz em um sinal elétrico. A população de células cone é muito menor do que os bastonetes, com cada olho contendo entre 5 e 7 milhões desses receptores de cor. A verdadeira visão das cores é induzida pela estimulação das células cônicas. A intensidade relativa e distribuição de comprimento de onda de luz impactando em cada um dos três tipos de receptor de cone determinam a cor que é gerada (como um mosaico), de uma maneira comparável a um monitor de vídeo RGB aditivo ou câmera colorida CCD.

Um feixe de luz que contém principalmente radiação azul de comprimento de onda curto estimula as células cônicas que respondem à luz de 430 nanômetros em uma extensão muito maior do que os outros dois tipos de cone. Este feixe irá ativar o pigmento de cor azul em cones específicos, e essa luz é percebida como azul. A luz com a maioria dos comprimentos de onda centrados em torno de 550 nanômetros é vista como verde, e um feixe contendo principalmente comprimentos de onda de 600 nanômetros ou mais é visto como vermelho. Como mencionado acima, a visão de cone puro é conhecida como visão fotópica e é dominante em níveis normais de luz, tanto em ambientes internos quanto externos. A maioria dos mamíferos são dicromatas, geralmente capazes de apenas distinguir entre componentes de cor azulada e esverdeada. Em contraste, alguns primatas (principalmente humanos) exibem visão tricromática de cores, com resposta significativa aos estímulos de luz vermelha, verde e azul.

Ilustrados na Figura 6 estão os espectros de absorção dos quatro pigmentos visuais humanos, que exibem máximos nas regiões esperadas de vermelho, verde e azul do espectro de luz visível. Quando todos os três tipos de células cônicas são estimulados igualmente, a luz é percebida como sendo acromática ou branca. Por exemplo, a luz do sol do meio-dia aparece como luz branca para os humanos, porque contém quantidades aproximadamente iguais de luz vermelha, verde e azul. Uma excelente demonstração do espectro de cores da luz solar é a interceptação da luz por um prisma de vidro, que refrata (ou dobra) diferentes comprimentos de onda em vários graus, espalhando a luz em suas cores componentes. A percepção humana das cores depende da interação de todas as células receptoras com a luz, e essa combinação resulta em uma estimulação quase tricrômica. Há mudanças na sensibilidade da cor com variações nos níveis de luz, de modo que as cores azuis parecem relativamente mais brilhantes em luz fraca e as cores vermelhas parecem mais brilhantes em luz forte. Este efeito pode ser observado apontando uma lanterna para uma impressão colorida, o que fará com que os vermelhos pareçam repentinamente muito mais brilhantes e saturados.

Nos últimos anos, a consideração da sensibilidade visual da cor humana levou a mudanças na prática de longa data de pintar veículos de emergência, como caminhões de bombeiros e ambulâncias, inteiramente de vermelho. Embora a cor seja destinada para que os veículos sejam facilmente vistos e respondidos, a distribuição do comprimento de onda não é altamente visível em níveis baixos de luz e parece quase preta à noite. O olho humano é muito mais sensível ao amarelo-esverdeado ou tons semelhantes, especialmente à noite, e agora a maioria dos novos veículos de emergência são pelo menos parcialmente pintados de um verde amarelado ou branco vivo, muitas vezes mantendo alguns destaques vermelhos no interesse da tradição.

Quando apenas um ou dois tipos de células cônicas são estimulados, a gama de cores percebidas é limitada. Por exemplo, se uma faixa estreita de luz verde (540 a 550 nanômetros) for usada para estimular todas as células cone, apenas aquelas contendo fotorreceptores verdes responderão para produzir a sensação de ver a cor verde. A percepção visual humana de cores subtrativas primárias, como amarelo, pode surgir de duas maneiras. Se as células cone vermelhas e verdes são estimuladas simultaneamente com luz amarela monocromática com comprimento de onda de 580 nanômetros, os receptores de células cone respondem quase igualmente porque sua sobreposição espectral de absorção é aproximadamente a mesma nesta região do espectro de luz visível. A mesma sensação de cor pode ser alcançada estimulando as células cone vermelho e verde individualmente com uma mistura de comprimentos de onda vermelhos e verdes distintos selecionados de regiões do espectro de absorção do receptor que não têm sobreposição significativa. O resultado, em ambos os casos, é a estimulação simultânea das células cônicas vermelhas e verdes para produzir uma sensação de cor amarela, embora o resultado final seja obtido por dois mecanismos diferentes. A capacidade de perceber outras cores requer a estimulação de um, dois ou todos os três tipos de células cônicas, em vários graus, com a paleta de comprimento de onda apropriada.

Embora o sistema visual humano apresente três tipos de células cones com seus respectivos pigmentos de cor mais células bastonetes receptivas à luz para a visão escotópica, é o cérebro humano que compensa as variações de comprimentos de onda de luz e fontes de luz em sua percepção da cor. Metâmeros são pares de diferentes espectros de luz percebidos como a mesma cor pelo cérebro humano. Curiosamente, cores que são interpretadas como iguais ou semelhantes por um humano às vezes são facilmente distinguíveis por outros animais, principalmente pássaros.

Os neurônios intermediários que transportam informações visuais entre a retina e o cérebro não estão simplesmente conectados um a um com as células sensoriais. Cada cone e célula de bastonete na fóvea envia sinais para pelo menos três células bipolares, enquanto nas regiões mais periféricas da retina, os sinais de um grande número de células de bastonete convergem para uma única célula ganglionar. A resolução espacial nas porções externas da retina é comprometida por ter um grande número de células bastonetes alimentando um único canal, mas ter muitas células sensoriais participando da captura de sinais fracos melhora significativamente o limiar de sensibilidade do olho. Esse recurso do olho humano é um tanto análogo à consequência de binning em sistemas de câmera digital CCD de varredura lenta.

As células sensoriais, bipolares e ganglionares da retina também estão interconectadas a outros neurônios, fornecendo uma rede complexa de vias inibitórias e excitatórias. Como resultado, os sinais dos 5 a 7 milhões de cones e 125 milhões de bastonetes na retina humana são processados ​​e transportados para o córtex visual por apenas cerca de 1 milhão de fibras nervosas ópticas mielinizadas. Os músculos oculares são estimulados e controlados por células ganglionares no corpo geniculado lateral, que atuam como um controle de feedback entre a retina e o córtex visual.

A complexa rede de vias excitatórias e inibitórias na retina é organizada em três camadas de células neuronais que surgem de uma região específica do cérebro durante o desenvolvimento embrionário. Esses circuitos e loops de feedback resultam em uma combinação de efeitos que produzem nitidez de bordas, aumento de contraste, soma espacial, média de ruído e outras formas de processamento de sinal, talvez incluindo alguns que ainda não foram descobertos. Na visão humana, um grau significativo de processamento de imagem ocorre no cérebro, mas a própria retina também está envolvida em uma ampla gama de tarefas de processamento.

Em outro aspecto da visão humana conhecido como invariância de cor, a cor ou valor de cinza de um objeto não parece mudar em uma ampla faixa de luminância. Em 1672, Sir Isaac Newton demonstrou a invariância da cor na sensação visual humana e forneceu pistas para a teoria clássica da percepção das cores e do sistema nervoso. Edwin H. Land, fundador da Polaroid Corporation, propôs a teoria Retinex da visão das cores, com base em suas observações da invariância das cores. Desde que a cor (ou um valor de cinza) seja visualizada sob iluminação adequada, uma correção de cor não muda sua cor, mesmo quando a luminância da cena é alterada. Nesse caso, um gradiente de iluminação em toda a cena não altera a cor percebida ou o tom do nível de cinza de um patch. Se o nível de luminância atinge o limiar da visão escotópica ou crepuscular, a sensação de cor desaparece. No algoritmo de Land, os valores de luminosidade das áreas coloridas são calculados e a energia em uma área específica da cena é comparada com todas as outras áreas da cena para aquela banda de onda. Os cálculos são realizados três vezes, uma para cada banda de onda (onda longa, onda curta e onda média), e o trio resultante de valores de luminosidade determina uma posição para a área no espaço de cores tridimensional definido pela teoria Retinex.

O termo daltonismo é um termo impróprio, sendo amplamente usado em conversas coloquiais para se referir a qualquer dificuldade em distinguir entre cores. O verdadeiro daltonismo, ou a incapacidade de ver qualquer cor, é extremamente raro, embora até 8 por cento dos homens e 0,5 por cento das mulheres nasçam com algum tipo de defeito de visão das cores (ver Tabela 1). Deficiências herdadas na visão de cores são geralmente o resultado de defeitos nas células fotorreceptoras da retina, uma neuromembrana que funciona como a superfície de imagem na parte posterior do olho. Os defeitos da visão de cores também podem ser adquiridos como resultado de doenças, efeitos colaterais de certos medicamentos ou por meio de processos normais de envelhecimento, e essas deficiências podem afetar outras partes do olho que não os fotorreceptores.

Os cones normais e a sensibilidade ao pigmento permitem ao indivíduo distinguir todas as cores diferentes, bem como misturas sutis de tons. Esse tipo de visão normal de cores é conhecido como tricromacia e depende da interação mútua das faixas de sensibilidade sobrepostas de todos os três tipos de cone fotorreceptor. Uma deficiência leve na visão de cores ocorre quando o pigmento em um dos três tipos de cone tem um defeito e seu pico de sensibilidade é alterado para outro comprimento de onda, produzindo uma deficiência visual denominada tricromacia anômala, uma das três categorias amplas de defeito da visão em cores. A dicromacia, uma forma mais severa de daltonismo, ou deficiência de cor, ocorre quando um dos pigmentos está seriamente desviado em suas características de absorção ou o pigmento específico não foi produzido. A completa ausência de sensação de cor, ou monocromacia, é extremamente rara, mas os indivíduos com daltonismo total (bastonetes monocromáticos) vêem apenas vários graus de brilho, e o mundo aparece em preto, branco e tons de cinza. Essa condição ocorre apenas em indivíduos que herdam um gene para o distúrbio de ambos os pais.

Os dicromatas podem distinguir algumas cores e, portanto, são menos afetados em suas vidas diárias do que os monocromatas, mas geralmente estão cientes de que têm um problema com a visão das cores. A dicromacia é subdividida em três tipos: protanopia, deuteranopia e tritanopia (ver Figura 7). Aproximadamente dois por cento da população masculina herda um dos primeiros dois tipos, com o terceiro ocorrendo muito mais raramente.

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Teste de Daltonismo Ishihara O daltonismo, uma interrupção no funcionamento normal da visão fotópica humana, pode ser causado por uma série de condições, incluindo aquelas derivadas da genética, bioquímica, danos físicos e doenças. Este tutorial interativo explora e simula como imagens coloridas aparecem para indivíduos daltônicos e compara essas imagens com o teste diagnóstico de daltonismo de Ishihara.

A protanopia é um defeito vermelho-esverdeado, resultante da perda da sensibilidade ao vermelho, que causa uma falta de diferença perceptível entre vermelho, laranja, amarelo e verde. Além disso, o brilho das cores vermelho, laranja e amarelo é drasticamente reduzido em comparação aos níveis normais. O efeito de intensidade reduzida pode resultar em semáforos vermelhos parecendo escuros (apagados) e tons de vermelho (em geral) aparecendo em preto ou cinza escuro. Os protanopes geralmente aprendem a distinguir corretamente entre o vermelho e o verde e o vermelho do amarelo, principalmente com base em seu brilho aparente, em vez de em qualquer diferença de matiz perceptível. O verde geralmente parece mais claro do que o vermelho para esses indivíduos. Como a luz vermelha ocorre em uma extremidade do espectro visível, há pouca sobreposição de sensibilidade com os outros dois tipos de cone, e as pessoas com protanopia têm uma perda pronunciada de sensibilidade à luz na extremidade de comprimento de onda longo (vermelho) do espectro. Indivíduos com esse defeito de visão de cores podem discriminar entre azuis e amarelos, mas lavanda, violeta e roxo não podem ser distinguidos de vários tons de azul, devido à atenuação do componente vermelho nesses tons.

Indivíduos com deuteranopia, que é uma perda de sensibilidade ao verde, têm muitos dos mesmos problemas com a discriminação de matiz que os protanopes, mas têm um nível bastante normal de sensibilidade em todo o espectro visível. Por causa da localização da luz verde no centro do espectro de luz visível e as curvas de sensibilidade sobrepostas dos receptores de cone, há alguma resposta dos fotorreceptores vermelhos e azuis aos comprimentos de onda verdes. Embora a deuteranopia esteja associada a pelo menos uma resposta de brilho à luz verde (e pouca redução de intensidade anormal), os nomes vermelho, laranja, amarelo e verde parecem para o deuteranópio serem termos demais para cores que parecem iguais.De maneira semelhante, azuis, violetas, roxos e lilases não são distinguíveis para indivíduos com esse defeito de visão de cores.

Incidência e causas do daltonismo
Classificação Causa do Defeito Incidência
(%)
Tricromacia anômala 6.0
Protanomalia Pigmento com detecção de vermelho anormal 1.0
Deuteranomalia Pigmento com detecção de verde anormal 5.0
Tritanomalia Pigmento com detecção de azul anormal 0.0001
Dicromacia 2.1
Protanopia Pigmento com detecção de vermelho ausente 1.0
Deuteranopia Pigmento com detecção de verde ausente 1.1
Tritanopia Pigmento com detecção de azul ausente 0.001
Rod Monochromacy Sem cones funcionais & lt 0,0001

A tritanopia é a ausência de sensibilidade ao azul e produz funcionalmente um defeito azul-amarelo na visão de cores. Indivíduos com essa deficiência não conseguem distinguir azuis e amarelos, mas registram uma diferença entre vermelho e verde. A condição é bastante rara e ocorre igualmente em ambos os sexos. Os tritanopos geralmente não têm tanta dificuldade em realizar as tarefas cotidianas quanto os indivíduos com qualquer uma das variantes vermelho-verde da dicromacia. Como os comprimentos de onda azuis ocorrem apenas em uma extremidade do espectro e há pouca sobreposição de sensibilidade com os outros dois tipos de cone, a perda total de sensibilidade em todo o espectro pode ser bastante grave com essa condição.

Quando há perda de sensibilidade por um receptor de cone, mas os cones ainda estão funcionais, as deficiências de visão de cores resultantes são consideradas tricromacia anômala e são categorizadas de maneira semelhante aos tipos de dicromacia. A confusão geralmente surge porque essas condições são nomeadas de forma semelhante, mas com um sufixo derivado do termo anomalia. Assim, a protanomalia e a deuteranomalia produzem problemas de reconhecimento de matiz semelhantes aos defeitos de dicromacia vermelho-verde, embora não tão pronunciados. Protanomalia é considerada uma "fraqueza vermelha" da visão de cores, com o vermelho (ou qualquer cor que tenha um componente vermelho) sendo visualizado como mais claro que o normal e os tons mudando para o verde. Um indivíduo deuteranómalo exibe "fraqueza verde" e tem dificuldades semelhantes em distinguir entre pequenas variações em tons que caem na região do vermelho, laranja, amarelo e verde do espectro visível. Isso ocorre porque os matizes parecem ter mudado para o vermelho. Em contraste, indivíduos deuteranómalos não apresentam o defeito de perda de brilho que acompanha a protanomalia. Muitas pessoas com essas variantes anômalas da tricromacia têm pouca dificuldade em realizar tarefas que exigem visão normal das cores, e algumas podem nem mesmo estar cientes de que sua visão das cores está prejudicada. Tritanomalia, ou fraqueza azulada, não foi relatada como um defeito hereditário. Nos poucos casos em que a deficiência foi identificada, acredita-se que ela tenha sido adquirida em vez de herdada. Várias doenças oculares (como o glaucoma, que ataca os cones azuis) podem resultar em tritanomalia. A perda periférica do cone azul é mais comum nessas doenças.

Apesar das limitações, existem algumas vantagens de acuidade visual no daltonismo, como o aumento da capacidade de discriminar objetos camuflados. Os contornos, em vez das cores, são responsáveis ​​pelo reconhecimento do padrão e podem ocorrer melhorias na visão noturna devido a certas deficiências na visão das cores. Nas forças armadas, atiradores e observadores daltônicos são altamente valorizados por esses motivos. Durante o início de 1900, em um esforço para avaliar a visão anormal das cores humanas, o anomaloscópio de Nagel foi desenvolvido. Utilizando este instrumento, o observador manipula os botões de controle para combinar dois campos coloridos para cor e brilho. Outro método de avaliação, o teste de placa pseudoisocromática de Ishihara para daltonismo, nomeado em homenagem ao Dr. Shinobu Ishihara, discrimina entre visão de cores normal e daltonismo vermelho-verde (conforme apresentado no tutorial e na Figura 7). Um sujeito de teste com visão de cores normal pode detectar a diferença de matiz entre a figura e o fundo. Para um observador com deficiência de vermelho-verde, as placas parecem isocromáticas, sem discriminação entre as figuras e o padrão de design.

Como parte natural do processo de envelhecimento, o olho humano começa a perceber as cores de maneira diferente nos anos posteriores, mas não se torna "daltônico" no verdadeiro sentido do termo. O envelhecimento resulta no amarelecimento e escurecimento do cristalino e da córnea, efeitos degenerativos que também são acompanhados pelo encolhimento do tamanho da pupila. Com o amarelecimento, os comprimentos de onda mais curtos da luz visível são absorvidos, de modo que os tons de azul parecem mais escuros. Como consequência, os idosos costumam ter dificuldade em discriminar cores que diferem principalmente no conteúdo de azul, como azul e cinza ou vermelho e roxo. Aos 60 anos, quando comparada à eficiência visual de um jovem de 20 anos, apenas 33 por cento da luz incidente na córnea atinge os fotorreceptores na retina. Esse valor cai para cerca de 12,5% em meados dos anos 70.

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Acomodação do olho humano A acomodação do olho se refere ao ato fisiológico de ajustar os elementos do cristalino para alterar o poder refrativo e trazer objetos que estão mais perto do olho para um foco nítido. Este tutorial explora as mudanças na estrutura da lente à medida que os objetos são realocados em relação ao olho.

A acomodação do olho se refere ao ato de ajustar fisiologicamente o elemento do cristalino para alterar o poder de refração e trazer objetos que estão mais perto do olho para um foco nítido. Os raios de luz inicialmente refratados na superfície da córnea são posteriormente convergidos depois de passarem pelas lentes. Durante a acomodação, a contração dos músculos ciliares relaxa a tensão no cristalino, resultando em mudanças na forma do tecido transparente e elástico, ao mesmo tempo que o move ligeiramente para a frente. O efeito líquido das alterações da lente é ajustar a distância focal do olho para trazer a imagem exatamente para o foco na camada fotossensível de células que residem na retina. A acomodação também relaxa a tensão aplicada à lente pelas fibras da zônula e permite que a superfície anterior da lente aumente sua curvatura. O maior grau de refração, juntamente com um leve deslocamento para a frente na posição da lente, traz os objetos que estão mais próximos do olho para o foco.

O foco no olho é controlado por uma combinação de elementos, incluindo a íris, o cristalino, a córnea e o tecido muscular, que podem alterar o formato do cristalino para que o olho possa focar em objetos próximos e distantes. No entanto, em alguns casos, esses músculos não funcionam adequadamente ou o formato do olho está ligeiramente alterado e o ponto focal não se cruza com a retina (uma condição denominada visão convergente). À medida que os indivíduos envelhecem, as lentes ficam mais duras e não podem ser focadas corretamente, levando a uma visão deficiente. Se o ponto de foco fica aquém da retina, a condição é chamada de miopia ou miopia, e os indivíduos com essa doença não conseguem focalizar objetos distantes. Nos casos em que o ponto focal está atrás da retina, o olho terá problemas para focar em objetos próximos, criando uma condição conhecida como hipermetropia ou hipermetropia. Essas disfunções oculares geralmente podem ser corrigidas com óculos (Figura 8), usando uma lente côncava para tratar a miopia e uma lente convexa para tratar a hipermetropia.

A visão convergente não é totalmente fisiológica e pode ser influenciada pelo treinamento, se os olhos não forem defeituosos. Procedimentos repetitivos podem ser utilizados para desenvolver uma visão convergente forte. Atletas, como shortstops de beisebol, têm uma visão convergente bem desenvolvida. Em cada movimento, os dois olhos têm que se transladar em uníssono para preservar a visão binocular, com um aparelho neuromuscular preciso e responsivo, que normalmente não está sujeito à fadiga, controlando sua motilidade e coordenação. Mudanças na convergência ocular ou no movimento da cabeça são consideradas nos cálculos feitos pelo complexo sistema ocular para produzir as entradas neurais adequadas aos músculos oculares. Um movimento ocular de 10 graus pode ser concluído em cerca de 40 milissegundos, com os cálculos ocorrendo mais rápido do que o olho pode alcançar seu alvo pretendido. Os movimentos oculares pequenos são conhecidos como sacadas e os movimentos maiores de um ponto a outro são chamados de versões.

O sistema visual humano não deve apenas detectar luz e cor, mas, como um sistema óptico, deve ser capaz de discernir as diferenças entre os objetos, ou um objeto e seu fundo. Conhecida como contraste fisiológico ou discriminação de contraste, a relação entre o brilho aparente de dois objetos que são vistos ao mesmo tempo (contraste simultâneo) ou sequencialmente (contraste sucessivo) contra um fundo pode ou não ser a mesma. No sistema visual humano, o contraste é reduzido na escuridão ambiental e com indivíduos que sofrem de deficiências visuais de cores, como daltonismo vermelho-verde. O contraste depende da visão binocular, da acuidade visual e do processamento da imagem pelo córtex visual do cérebro. Um objeto com baixo contraste, que não pode ser distinguido do fundo a menos que esteja em movimento, é considerado camuflado. No entanto, indivíduos daltônicos geralmente são capazes de detectar objetos camuflados devido ao aumento da visão do bastão e à perda de pistas de cores enganosas. O aumento do contraste se traduz em maior visibilidade, e um valor numérico quantitativo para o contraste é geralmente expresso como uma porcentagem ou proporção. Em condições ideais, o olho humano mal consegue detectar a presença de dois por cento de contraste.

Com a visão humana, um aparente aumento no contraste é percebido em uma zona estreita de cada lado da fronteira entre duas áreas de brilho e / ou cromaticidade diferentes. No final do século XIX, o físico francês Michel Eug ne Chevreul descobriu o contraste simultâneo. Como uma função especial da percepção visual humana, as bordas ou contornos de um objeto são destacados, afastando o objeto de seu fundo e facilitando a orientação espacial. Quando posicionada sobre um fundo claro, a região na borda de um objeto escuro parece mais clara do que o resto do fundo (na verdade, o contraste é aprimorado). Com esse fenômeno de percepção, a cor com o contraste mais forte, a cor complementar, é criada (pelo cérebro) na borda. Como a cor e seu complemento são percebidos simultaneamente, o efeito é conhecido como contraste simultâneo. Bordas e outras linhas de demarcação que separam as áreas contrastantes tendem a diminuir o efeito (ou ilusão de ótica), eliminando o contraste marginal. Muitas formas de microscopia óptica, principalmente a iluminação com contraste de fase, tiram proveito desses recursos do sistema visual humano. Ao aumentar o contraste físico de uma imagem sem ter que mudar o objeto por meio de coloração ou outra técnica, o espécime de contraste de fase é protegido de danos ou morte (no caso de espécimes vivos).

A resposta de frequência espacial do olho humano pode ser avaliada determinando a capacidade de detectar uma série de tiras em uma grade senoidal modulada. As grades de teste apresentam regiões alternadas (faixas) claras e escuras, que aumentam linearmente das frequências mais altas para as mais baixas ao longo do eixo horizontal, enquanto o contraste diminui logaritmicamente de cima para baixo. O limite de listras que só pode ser distinguido por indivíduos com visão normal está entre 7 e 10 ciclos por grau. Para visão acromática, quando a frequência espacial é muito baixa (grande espaçamento entre linhas), é necessário um alto contraste para detectar a variação senoidal de intensidade. Conforme a frequência espacial aumenta, os humanos podem detectar períodos com menos contraste, atingindo um pico de cerca de 8 ciclos por grau no campo visual. Além desse ponto, um contraste mais alto é novamente necessário para detectar as listras sinusoidais mais finas.

O exame da função de transferência de modulação (MTF) do sistema visual humano revela que o contraste necessário para detectar a variação de luminância em grades senoidais padronizadas aumenta em frequências espaciais mais altas e mais baixas. A esse respeito, o olho se comporta de maneira bem diferente de um dispositivo de imagem simples (como uma câmera de filme ou sensor CCD). A função de transferência de modulação de um sistema de câmera simples e focalizado exibe uma modulação máxima na frequência espacial zero, com o grau de modulação caindo mais ou menos monotonicamente para zero na frequência de corte da câmera.

Quando a luminância de uma cena oscila periodicamente várias vezes por segundo (como acontece com a televisão e as telas dos monitores de computador), os humanos percebem uma sensação irritante, como se as cenas sequenciais estivessem separadas. Quando a frequência de flutuação aumenta, a irritação aumenta e atinge um máximo em torno de 10 hertz, especialmente quando flashes brilhantes de iluminação alternam com escuridão. Em frequências mais altas, a cena não parece mais desarticulada e os objetos deslocados de uma cena para a outra agora são percebidos como se movendo suavemente. Comumente conhecida como cintilação, a irritante sensação de vibração leve pode persistir até 50-60 hertz. Além de uma certa frequência e luminância, conhecida como frequência crítica de oscilação (CFF), a oscilação da tela não é mais percebida. Este é o principal motivo pelo qual aumentar a taxa de atualização de um monitor de computador de 60 para 85-100 hertz produz uma tela estável e sem oscilações.

Avanços na tecnologia de fabricação de semicondutores, especialmente semicondutores de óxido metálico complementar (CMOS) e técnicas CMOS bipolares (BiCMOS), levaram a uma nova geração de fotossensores em miniatura que apresentam extraordinária faixa dinâmica e resposta rápida. Recentemente, matrizes de chips sensores CMOS foram organizadas para modelar a operação da retina humana. Esses chamados "chips" de olho, combinando ótica, visão humana e microprocessadores, estão fazendo a oftalmologia avançar no novo campo da optobiônica. Retinas danificadas resultantes de doenças visuais debilitantes, como retinite pigmentosa e degeneração macular, bem como envelhecimento e lesões na retina, que roubam a visão, estão sendo corrigidas com os olhos implantados. Os chips de olho de silício contêm aproximadamente 3.500 detectores de luz em miniatura presos a eletrodos de metal que imitam a função dos cones e bastonetes humanos. Os detectores de luz absorvem a luz incidente refratada pela córnea e pelo cristalino e produzem uma pequena quantidade de carga elétrica que estimula os neurônios da retina. Apresentando um diâmetro de dois milímetros (veja a Figura 9), a retina substituta tem a metade da espessura de um pedaço de papel típico e é implantada em uma bolsa sob a retina danificada.

Como alternativa ao chip do olho, uma prótese de retina usando um processador de sinal digital e uma câmera montada em um par de óculos, captura e transmite a imagem de um objeto ou cena. Sem fio, a imagem é enviada a um chip receptor embutido próximo às camadas da retina, de onde os impulsos nervosos são enviados ao cérebro. As retinas artificiais, no entanto, não tratam o glaucoma ou deficiências de visão que danificam as fibras nervosas que conduzem ao nervo óptico. À medida que a optobiônica avança, também aumenta a compreensão da ciência do complexo sistema visual humano.

Kenneth R. Spring - Consultor Científico, Lusby, Maryland, 20657.

Thomas J. Fellers e Michael W. Davidson - Laboratório Nacional de Alto Campo Magnético, 1800 East Paul Dirac Dr., The Florida State University, Tallahassee, Flórida, 32310.


Cores de olhos mais raras e bonitas do mundo

Heterocromia e anisocoria às vezes são confundidas. A maioria das pessoas pensa que David Bowie tinha duas cores de olhos diferentes, quando na verdade ele tinha anisocoria.

Esta foto mostra heterocromia parcial quando uma parte da íris tem uma cor diferente.

Tazztone, [CC BY-SA 3.0], do Wikimedia Commons

Heterocromia

Heterocromia é uma doença ocular rara em que as íris de uma pessoa têm cores diferentes. Existem três tipos de heterocromia:

  • Heterocromia completa: Uma íris tem uma cor completamente diferente da outra.
  • Heterocromia parcial: Uma mancha em uma íris é de uma cor totalmente diferente do resto da íris.
  • Heterocromia Central: Um anel interno tem uma cor diferente da área externa da íris.

É um tipo bastante incomum de coloração para os olhos que algumas pessoas têm e, embora muitas pessoas usem lentes de contato para deixar a cor dos olhos mais uniforme, acho que é lindo, e tal raridade deveria ser ostentada!

A heterocromia central faz com que a melanina se concentre em torno da pupila.

Anisocoria

Anisocoria é quando uma pupila é maior que a outra. Isso pode fazer com que alguém pareça ter duas cores de olhos diferentes, quando não as têm.

A anisocoria pode estar presente ao nascimento e geralmente há apenas alguns milímetros de diferença entre as duas pupilas. Também pode ser resultado de paralisia do nervo ou lesão traumática do olho. Isso pode causar uma diferença muito mais significativa no tamanho da pupila, fazendo com que o olho com a pupila dilatada pareça muito mais escuro do que o outro olho.

Este é um exemplo de anisocoria em olhos verdes! Fale sobre raro!

Por Russavia, [CC BY 3.0], via Wikimedia Commons


Erros de refração podem ser causados ​​por:

  • Comprimento do globo ocular (quando o globo ocular fica muito longo ou muito curto)
  • Problemas com o formato da córnea (a camada externa transparente do olho)
  • Envelhecimento da lente (uma parte interna do olho que normalmente é clara e ajuda o foco do olho)

Você sabia?

Refração é a curvatura dos raios de luz conforme eles passam de um objeto para outro

A córnea e o cristalino dobram (refratam) os raios de luz para focalizá-los na retina

Quando a forma do olho muda, também muda a forma como os raios de luz se curvam e focalizam - e isso pode causar visão embaçada


A maioria dos mamíferos confia mais no cheiro do que na visão. Olhe para os olhos de um cachorro, por exemplo: eles geralmente estão nas laterais do rosto, não juntos e voltados para a frente como os nossos. Ter os olhos de lado é bom para criar um amplo campo de visão, mas ruim para a percepção de profundidade e avaliar com precisão as distâncias à frente. Em vez de ter uma boa visão, cães, cavalos, ratos, antílopes - na verdade, a maioria dos mamíferos em geral - têm focinhos longos e úmidos que usam para farejar coisas. Somos nós, humanos, macacos e macacos, que somos diferentes. E, como veremos, há algo particularmente incomum em nossa visão que requer uma explicação.

Com o tempo, talvez à medida que os primatas passaram a ocupar nichos mais diurnos com muita luz para ver, de alguma forma evoluímos para ser menos dependentes do olfato e mais dependentes da visão. Perdemos nossos narizes e focinhos molhados, nossos olhos se moveram para a frente de nossos rostos e mais próximos, o que melhorou nossa capacidade de julgar distâncias (desenvolvendo uma estereoscopia aprimorada ou visão binocular). Além disso, os macacos do Velho Mundo (chamados catarrhines) evoluíram tricromacia: visão em vermelho, verde e azul. A maioria dos outros mamíferos tem dois tipos diferentes de fotorreceptores coloridos (cones) em seus olhos, mas o ancestral catarrino experimentou uma duplicação genética, que criou três genes diferentes para a visão colorida. Cada um deles agora codifica um fotorreceptor que pode detectar diferentes comprimentos de onda de luz: um em comprimentos de onda curtos (azul), um em comprimentos de onda médios (verde) e um em comprimentos de onda longos (vermelho).E assim a história continua nossos ancestrais desenvolveram olhos voltados para a frente e visão tricromática de cores - e nós nunca olhamos para trás.

Figura 1. As sensibilidades espectrais dos cones coloridos de uma abelha. Reproduzido com base em Osorio & amp Vorobyev, 2005 Figura 2. Sensibilidades espectrais dos sensores de cores de uma câmera digital. Reproduzido com base em dados originais do Autor.

A visão em cores funciona capturando luz em vários comprimentos de onda diferentes e, em seguida, comparando-os para determinar os comprimentos de onda que estão sendo refletidos de um objeto (sua cor). Uma cor azul estimulará fortemente um receptor em comprimentos de onda curtos e estimulará fracamente um receptor em comprimentos de onda longos, enquanto uma cor vermelha faria o oposto. Comparando entre a estimulação relativa desses receptores de ondas curtas (azul) e ondas longas (vermelho), somos capazes de distinguir essas cores.

Para melhor capturar diferentes comprimentos de onda de luz, os cones devem ser uniformemente espaçados em todo o espectro de luz visível para os humanos, que é cerca de 400-700 nm. Quando olhamos para o espaçamento do cone da abelha (FIG. 1), que também é tricromático, podemos ver que o espaçamento uniforme é de fato o caso. Da mesma forma, os sensores das câmeras digitais (FIG. 2) precisam ser bem espaçados para capturar cores. Esse espaçamento uniforme de cone / sensor oferece uma boa cobertura espectral dos comprimentos de onda de luz disponíveis e uma cobertura cromática excelente. Mas não é exatamente assim que nossa visão funciona.

Figura 3. As sensibilidades espectrais dos cones de cores de um ser humano. Reproduzido com base em Osorio & amp Vorobyev, 2005

Nossa própria visão não tem esse espaçamento espectral uniforme (FIG. 3) Em humanos e em outros catarrinos, os cones vermelhos e verdes se sobrepõem amplamente. Isso significa que priorizamos distinguir alguns tipos de cores muito bem - especificamente, vermelho e verde - ao custo de sermos capazes de ver o máximo de cores possível. Isso é peculiar. Por que priorizamos diferenciar o vermelho do verde?

Várias explicações foram propostas. Talvez o mais simples seja que este seja um exemplo do que os biólogos chamam de restrição evolutiva. O gene que codifica nosso receptor verde e o gene que codifica nosso receptor vermelho evoluíram por meio de uma duplicação do gene. É provável que eles teriam sido originalmente quase idênticos em suas sensibilidades, e talvez simplesmente não tenha havido tempo suficiente, ou seleção evolutiva suficiente, para que eles se tornassem diferentes.

Outra explicação enfatiza as vantagens evolutivas de um arranjo de cone vermelho-verde próximo. Uma vez que nos torna particularmente bons em distinguir entre cores esverdeadas e avermelhadas - e entre diferentes tons de rosa e vermelhos - então podemos ser melhores em identificar frutas maduras, que normalmente mudam de verde para vermelho e laranja à medida que amadurecem. Há uma abundância de evidências de que esse efeito é real e marcante. Os humanos tricromáticos são muito melhores em escolher frutos maduros de folhagem verde do que os humanos dicromáticos (geralmente os chamados indivíduos daltônicos). Mais importante, humanos tricromáticos normais são muito melhores nessa tarefa do que indivíduos que receberam experimentalmente tricromacia simulada em espaços pares. Nos macacos do Novo Mundo, onde alguns indivíduos são tricromáticos e outros dicromáticos, os tricromatas detectam o amadurecimento dos frutos muito mais rápido do que os dicromatas e sem farejá-los na mesma extensão. Como a fruta é uma parte crítica da dieta de muitos primatas, a detecção de frutas é uma pressão de seleção plausível, não apenas para a evolução da tricromacia em geral, mas também para nossa forma específica e incomum de tricromacia.

Uma explicação final está relacionada à sinalização social. Muitas espécies de primatas usam cores avermelhadas, como o nariz vermelho vivo do mandril e a mancha vermelha no peito da gelada, na comunicação social. Da mesma forma, os humanos indicam emoções por meio de mudanças de cor em nossos rostos que se relacionam com o fluxo sanguíneo, ficando mais pálidos quando nos sentimos doentes ou preocupados, corando quando estamos envergonhados e assim por diante. Talvez a detecção de tais pistas e sinais possa estar envolvida na evolução de nosso espaçamento incomum de cones?

Recentemente, meus colegas e eu testamos essa hipótese experimentalmente. Tiramos imagens dos rostos das fêmeas dos macacos rhesus, que ficam vermelhos quando as fêmeas estão interessadas em acasalar. Preparamos experimentos em que observadores humanos viram pares de imagens da mesma fêmea, uma quando ela estava interessada em acasalar e outra quando ela não estava. Os participantes foram solicitados a escolher o rosto de acasalamento, mas alteramos a aparência dos rostos para esses participantes. Em alguns testes, os observadores humanos viram as imagens originais, mas em outros eles viram as imagens com uma transformação de cor, que imitou o que um observador veria com um sistema visual diferente.

Ao comparar vários tipos de tricromacia e dicromacia desta forma, descobrimos que os observadores humanos tiveram melhor desempenho nesta tarefa quando viram com a visão tricromática humana normal - e eles se saíram muito melhor com sua visão regular do que com a tricromacia com espaçamento de cone uniforme (isto é , sem sobreposição do cone vermelho-verde). Nossos resultados foram consistentes com a hipótese da sinalização social: o sistema visual humano é o melhor dos testados para detectar informações sociais dos rostos de outros primatas.

No entanto, testamos apenas uma condição necessária da hipótese, que nossa visão de cores é melhor nesta tarefa do que outros tipos de visão possíveis que podemos projetar. Pode ser que sejam os próprios sinais que evoluíram para explorar os comprimentos de onda aos quais nossos olhos já eram sensíveis, e não o contrário. Também é possível que várias explicações estejam envolvidas. Um ou mais fatores podem estar relacionados à origem de nosso espaçamento de cone (por exemplo, comer frutas), enquanto outros fatores podem estar relacionados à manutenção evolutiva desse espaçamento depois que ele evoluiu (por exemplo, sinalização social).

Ainda não se sabe exatamente por que os humanos têm uma visão de cores tão estranha. Pode ser devido a forrageamento, sinalização social, restrição evolutiva - ou alguma outra explicação. No entanto, existem muitas ferramentas para investigar a questão, como sequenciamento genético da visão de cores de um indivíduo, simulação experimental de diferentes tipos de visão de cores combinada com testes de desempenho comportamental e observações de primatas selvagens que veem cores diferentes. Há algo estranho na maneira como vemos as cores. Priorizamos distinguir alguns tipos de cores muito bem, ao custo de sermos capazes de ver tantas cores quanto possível. Um dia, esperamos saber por quê.


Para quase todos os detectores, é na verdade a energia do fóton que é o atributo detectado e a energia não é alterada por um meio refrativo. Portanto, a "cor" não é alterada pelo meio.

A cor é definida pelo olho e apenas indiretamente a partir de propriedades físicas como comprimento de onda e frequência. Como essa interação acontece em um meio de índice fixo de refração (o humor vítreo do seu olho), a relação frequência / comprimento de onda dentro do seu olho é fixa.

Fora do seu olho, a frequência permanece constante e o comprimento de onda muda de acordo com o meio, então eu diria que a frequência é o que conta mais. Isso explica por que a cor dos objetos não muda quando olhamos para eles sob a água (transparente) ($ n = 1,33 $) ou no ar ($ n = 1 $).

Como disse FrankH, é na verdade energia que determina a cor. O motivo, em resumo, é que a cor é um fenômeno psicológico que o cérebro constrói com base nos sinais que recebe de células cônicas na retina do olho. Esses sinais, por sua vez, são gerados quando os fótons interagem com proteínas chamadas fotopsinas. As proteínas têm diferentes níveis de energia correspondentes a diferentes configurações, e quando um fóton interage com uma fotopsina, é o fóton energia que determina qual transição ocorre entre os níveis de energia e, assim, a intensidade do sinal elétrico é enviada ao cérebro.

Nota lateral: Eu postei uma resposta bem detalhada, mas subestimada (pelo menos, eu pensei que sim) para uma pergunta muito semelhante no reddit alguns dias atrás. Eu poderia editá-lo aqui se você achar útil.

Experimentos de refração mostram que é a frequência que determina a cor. Quando um feixe de luz cruza a fronteira entre dois meios cujos índices de refração são $ (n_1, n_2) $, sua velocidade muda $ (v_1 = frac v_2 = frac) $, sua frequência não muda porque é fixada pelo emissor, então seu comprimento de onda muda: $ lambda_1 = frac lambda_2 = frac$. Agora, é um fato experimental que a refração não afeta a cor, então pode-se concluir que a cor é dependente da frequência.

Na verdade, há algo importante que todas essas respostas estão faltando. A cor é determinada pela resposta do olho humano, não pela energia ou frequência. Para obter a gama completa ('gama') de cores, preciso de uma mistura de luz vermelha, verde e azul (daí os visores RGB) e as primárias podem ter frequências diferentes. Ou seja, um sistema RGB pode ter uma frequência para o vermelho, enquanto outro tem uma frequência um pouco diferente para o vermelho, o único requisito difícil e rápido é que ambos escolham essa frequência em algum lugar na faixa vermelha. Mas a escolha afeta a gama.

Agora eu disse "olho humano", mas é claro, outros animais vêem cores também. As abelhas vêem cores no ultravioleta. Mas é claro, não temos ideia de como as cores ultravioleta se parecem para eles, apenas que eles as vêem e podem distinguir seus tons.

A Wikipedia tem muitas informações adicionais boas sobre isso, mas estão espalhadas entre vários artigos. Provavelmente http://en.wikipedia.org/wiki/Color_theory#Color_abstractions é o melhor ponto de partida. Para algo muito mais completo e técnico, consulte o excelente FAQ sobre cores de Poynton em http://www.poynton.com/ColorFAQ.html

TLDR: A frequência de uma onda de luz não muda de média para média, enquanto a velocidade da luz (e, portanto, o comprimento de onda) muda. Ao saber a frequência de uma onda EM, você sabe que é a cor em qualquer meio.

Com base nas respostas anteriores, os fatos são: A cor é determinada pela energia da Onda EM que atinge seu globo ocular. A energia é definida como $ E = hf $, onde $ h $ é a constante de Planck e $ f $ é a frequência da luz.

Assim, a cor de uma onda EM é definida por sua frequência. Em outras palavras, medir a frequência de uma onda EM é suficiente para identificar a cor da luz ou o tipo de onda EM que ela é. Isso se opõe à medição do comprimento de onda, que seria o conhecimento de qual é o índice de refração do meio em que o comprimento de onda foi medido para determinar de que cor de luz ou tipo de onda EM é a onda EM.

Nota: Embora $ f $ possa ser definido por $ v / l $, onde $ v $ é a velocidade de uma onda EM em um meio e $ l $ é o comprimento de onda em um meio, ao mudar de meio, a única constante é o frequência da onda.

Um exemplo de porque a frequência é o fator determinante: quando você joga um tijolo vermelho em uma piscina, o comprimento de onda da Onda EM que carrega a cor dos objetos varia. Se você fosse medir o comprimento de onda que carrega a cor do tijolo, essa informação seria inútil ou enganosa na identificação da cor do tijolo, a menos que você conhecesse o índice de refração (velocidade das ondas EM) do meio no qual você estava medindo. Por outro lado - medir a frequência da onda EM que carrega a cor do tijolo em qualquer lugar seria suficiente para determinar se a cor do tijolo é vermelha, pois ela não muda, independentemente do meio em que a onda EM se encontra.

A partir disso, podemos concluir que a cor que vemos depende da frequência da onda EM. (Acontece que a onda tem um determinado comprimento de onda na velocidade da onda EM determinada pelo meio em que a onda está.)


Você já se perguntou por que as cores fluorescentes parecem tão brilhantes? Tudo se deve à energia, conforme explicado no artigo Luz - cor e fluorescência.

Experimente misturar as cores primárias de luzes e tintas usando essas simulações no site Causas das cores.

Descubra como os cães têm alguma visão das cores e como eles veem o mundo neste artigo da Live Science.

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