Em formação

Como as informações de cores são transmitidas do olho para o cérebro?


As informações de cores enviadas do olho para o cérebro são moduladas por frequência ou as cores diferentes são transmitidas por axônios diferentes?

Eu sei que cada célula ganglionar está conectada a vários fotorreceptores. Como as células ganglionares dizem ao cérebro quais fotorreceptores foram ativados exatamente e por que cor?

As células ganglionares correspondem a cores específicas?

Uma célula ganglionar pode transmitir sinais diferentes ao cérebro?

Como o cérebro sabe qual a cor da luz, se sinais de diferentes receptores estão misturados no gânglio?


Resposta curta
A visão de cores é mediada por modulação da taxa de pico (modulação de frequência, se desejar), bem como estimulação específica de células ganglionares.

Fundo
Existem células ganglionares que transmitem as cores do oponente. o modelo de oponência de cor prediz que não podemos perceber um vermelho-esverdeado ou azul amarelado, o que está certo. Podemos, no entanto, ver misturas dos dois canais, como vermelho e amarelo (laranja) e vermelho e azul (roxo).

Em seguida, o modelo do oponente prevê a existência de células ganglionares que são sensíveis à oponência vermelho / verde e oponente azul / amarelo (em tricromatas como humanos):

Na verdade, foi demonstrado que essas células ganglionares existem, ou seja, células que aumentar seu disparo em resposta à sensibilidade ao comprimento de onda curto (S +) e diminuir seu disparo para sensível ao comprimento de onda médio (M-) e vice-versa (Yin et al., 2009). Portanto, não é assim que a frequência da luz é representada na taxa de disparo per se, mas as frequências de luz são traduzidas em taxas de pico, porque a taxa de pico é o único meio pelo qual os neurônios podem transmitir respostas graduais. Em outras palavras, cada tipo de informação graduada é traduzida em taxa de pico eventualmente, incluindo diferenças de pressão, volume acústico etc.

Portanto, como as células ganglionares são sensíveis aos pares de cores oponentes, eles respondem a cores particulares. No entanto, uma "célula ganglionar roxa" não existe, é a combinação de ativações de vermelho e azul que nos permite ver as cores devido a processos sintéticos em centros neurais superiores.

Uma célula ganglionar pode enviar sinais diferentes para o cérebro pois é basicamente um conversor analógico das cores oponentes vermelho / verde e amarelo / azul.

Essas entradas são enviadas para o tálamo (núcleo geniculado lateral) e mais alto córtices visuais, onde células com seleção de cor captam os sinais e os integram para processamento posterior. Aqui, as misturas de cores são feitas para apresentar a gama completa de cores como a conhecemos:


Fonte: Dot-Color

Referência
- Yin et al. J Neurosci 2009;29:2706-24

Leitura adicional
- Vantagem da cor do oponente?


Richards no Cérebro

Vias Visuais: neurocientistas distinguem entre dois sistemas visuais. O “What System” está localizado na junção dos “lobos occipital” e “temporal” e está envolvido no reconhecimento de objetos. O “Sistema Onde” está localizado na junção dos "lobos occipital e parietal" e está envolvido nas informações de localização. (Goldberg, 22)

Os sinais dos globos oculares são inicialmente processados ​​no "córtex visual primário" na parte posterior do cérebro e, em seguida, divergem em duas vias visuais: a "via de como" no lobo parietal do cérebro e a "via de quê", ligada às memórias, nos lobos temporais. (SAM Out / Nov07, 20) Mensagens da retina do olho são transmitidas ao longo do “nervo óptico” antes de divergir em duas vias anatômicas paralelas, que podemos chamar de “velhas” e “novas” vias para indicar sua sequência evolutiva. (Ramachandran, 73) O desenvolvimento do visual normal (vias) depende da entrada visual normal. É "dependente da experiência". (Eagleman, 20)

Visão cega: (um caso em que) pessoas danificaram a parte do cérebro que lhes permite ter consciência da "visão". (No entanto), informações visuais (rotas) para outras partes (não danificadas) de seu cérebro e eles são capazes de agir de maneiras que mostram que essa informação visual está realmente alcançando essas outras partes, mesmo que eles não tenham consciência de serem capazes de Vejo. (CampbellVA, 101)

Novo Caminho: uma das duas vias pelas quais a informação visual entra no córtex. Permite análises sofisticadas e reconhecimento de cenas e objetos visuais complexos. (RamachandranTTB, 63) Uma rodovia neural que viaja. para um agrupamento de células chamado “núcleo geniculado lateral”, que é uma estação retransmissora, a caminho do córtex visual primário. A partir daí, a informação visual é transmitida para (uma) estimativa de trinta áreas visuais para processamento posterior. Isso leva supostamente à experiência consciente. (Ramachandran, 73) Obrigatório para identificar um item, embora seja incapaz de localizá-lo ou orientá-lo. A nova via “projeta” para o córtex visual primário na parte posterior do cérebro, onde as características do objeto são analisadas quanto à cor, orientação das bordas, movimento e assim por diante. As informações da nova via se dividem em duas vias mais distantes ao longo do curso de processamento visual: o "caminho de como" e o "caminho de qual". (SAM Dez08 / Jan09, 21)

How Pathway: caminho (que) vai para as regiões do lobo parietal que lidam com a profundidade e o movimento - permitindo que você agarre ou desvie de objetos e se mova ao redor do mundo. (Ramachandran, 110) Responde à pergunta) “Como” uso ou interajo com este objeto? (SAM Dec08 / Jan09, 21) Preocupado com espaço, movimento e profundidade. Quando um olho ou membro precisa ser movido para selecionar um de muitos alvos, o (caminho) processa (viso-espacial) pistas necessárias para alcançar e guiar o olho, a mão ou o braço (isto é, para a ação). (Koch, 129) Também referido como 'via dorsal', 'via de visão para ação' e 'via 1.'

Qual caminho: grande fluxo anatômico que se origina no córtex visual primário, projeta-se em “V4” e no córtex temporal. De lá, ele envia "neurônios sensoriais" para o "córtex pré-frontal". (Koch, 346) A maioria das trinta áreas visuais estão localizadas nesta via. (Ramachandran, 77) Este caminho vai para as regiões do lobo temporal que lidam com forma, cor e reconhecimento de objeto. (Ramachandran, 110) Responsável pela análise da forma, contorno, cor e por detectar e discriminar objetos. (Koch, 129) Ligado a memórias nos lobos temporais. (SAM Out / Nov07, 20) Também referido como o "sistema de qual", o "circuito de qual", a "via ventral" e a "via de visão para percepção".

Caminho Antigo: uma das duas vias pelas quais a informação visual entra no (córtex cerebral). (RamachandranTTB, 62) Envolvido nas informações de localização. (Goldberg, 22) Começa nas retinas, transmite através de uma antiga estrutura do “mesencéfalo” chamada de “colículo superior”, e então se projeta, via “pulvinar”, para os lobos parietais. Preocupado com os aspectos "espaciais" da visão: onde, mas não o que, um objeto está. Permite-nos orientar em direção a objetos e rastreá-los com nossos olhos e cabeças. Se você danificar esse caminho em um hamster, o animal desenvolverá uma curiosa visão de túnel, vendo e reconhecendo apenas o que está diretamente na frente de seu nariz. (RamachandranTTB, 62) Também conhecido como 'caminho onde', 'circuito onde' e 'sistema onde'.

Outras referências de vias visuais:

Via Dorsal: também conhecido como "caminho de como".

How Circuit: também conhecido como "caminho de como".

Via Ventral: também conhecido como "qual caminho".

Visão para o Caminho de Ação: também conhecido como "caminho de como".

Visão para o caminho da percepção: também conhecido como "qual caminho".


Visão noturna

Usos para lentes convexas

Células bastão são usadas para condições de pouca luz. Eles não têm a capacidade de detectar cores, mas são capazes de gerar sinais para o cérebro quando a quantidade de luz visível é muito baixa. Como explica a escola de Medicina Veterinária da Virginia Tech, quando a luz atinge as células dos bastonetes, ela causa a decomposição de um composto chamado rodopsina dentro das células dos bastonetes. Essa mudança química causa um sinal elétrico que é detectado por outras células próximas, que então transmitem os sinais para o cérebro. Células bastonetes tendem a estar localizadas na periferia do olho, o que significa que a visão noturna funciona melhor com imagens vistas pelo canto do olho do que objetos vistos diretamente.

  • Células bastão são usadas para condições de pouca luz.
  • Eles não têm a capacidade de detectar cores, mas são capazes de gerar sinais para o cérebro quando a quantidade de luz visível é muito baixa.

ATIVIDADES DE LABORATÓRIO DE PLANEJAMENTO E ENSINO

Primeiro, prepare os alunos para as atividades de laboratório, fornecendo informações básicas de acordo com suas práticas de ensino (por exemplo, palestra, discussão, apostilas, modelos). Como os alunos não têm como descobrir por si próprios os receptores sensoriais ou vias nervosas, eles precisam de algumas informações anatômicas e fisiológicas básicas. Os professores podem escolher o grau de detalhamento e os métodos de apresentação da visão colorida, com base na série e no tempo disponível.

Ofereça aos alunos a chance de criar seus próprios experimentos

Embora os alunos precisem de orientação e prática para se tornarem bons cientistas de laboratório, eles também precisam aprender a fazer e investigar as perguntas que eles mesmos geram. As salas de aula de ciências que oferecem apenas atividades guiadas com uma única resposta "certa" não ajudam os alunos a aprender a formular perguntas, pensar criticamente e resolver problemas. Como os alunos são naturalmente curiosos, incorporar as investigações dos alunos à sala de aula é um passo lógico depois que eles têm alguma experiência com um sistema.

A seção "Tente sua própria experiência" desta unidade (consulte os guias do professor e do aluno que os acompanham) oferece aos alunos a oportunidade de direcionar parte de seu próprio aprendizado depois que um sistema de controle foi estabelecido na "Experiência de classe". Como os alunos estão pessoalmente investidos nesse tipo de experiência, eles tendem a se lembrar dos processos científicos e dos conceitos desses laboratórios.

Use "Explorar o tempo" antes de experimentar

Para incentivar a participação dos alunos no planejamento e condução de experimentos, primeiro forneça o Tempo de exploração ou Tempo de brainstorming. Por causa de sua curiosidade, os alunos geralmente "brincam" com os materiais de laboratório primeiro, mesmo em um laboratório mais tradicional, portanto, aproveitar esse comportamento natural costuma ser bem-sucedido. O Tempo de Exploração pode ocorrer antes da Experiência de Classe ou antes da atividade "Tente Sua Própria Experiência", dependendo da natureza dos conceitos em estudo.

Explore antes do experimento de aula

Para usar o tempo de exploração antes do experimento de aula, coloque os suprimentos de laboratório em uma bancada antes de dar instruções para o experimento. Pergunte aos alunos como esses materiais, junto com as informações que eles obtiveram da palestra e da discussão, poderiam ser usados ​​para investigar a visão das cores. Dê algumas precauções básicas de segurança e, em seguida, ofereça cerca de 10 minutos para investigar os materiais. Circule entre os alunos para responder a perguntas e encorajar perguntas. Depois que os alunos ganharem interesse nos materiais e no assunto, conduza a classe para o Experimento de Classe com a Demonstração do Professor e ajude-os a formular a Questão de Laboratório. Espere até este ponto para distribuir o Guia do Aluno e as planilhas, para que os alunos tenham a chance de pensar de forma criativa. (Veja os guias que acompanham.)


O que é o caminho visual? (com fotos)

A via visual é a rede de nervos que transporta a luz que atinge os olhos no cérebro na forma de informações químicas e elétricas. O nervo óptico carrega sinais que indicam cor, brilho e movimento da retina para um centro de retransmissão no meio do cérebro chamado tálamo. A partir daqui, os neurônios alcançam o córtex visual do lobo occipital do cérebro, que monta um mapa neural ou gráfico dos campos visuais de ambos os olhos. A principal tarefa da via visual de converter informações de luz em uma imagem do mundo exterior é moderada por neurônios do córtex visual.

No olho, a via visual começa quando a luz passa pela córnea, pupila e cristalino, onde é invertida e projetada na retina. Células especializadas, chamadas fotorreceptores, constituem a retina. Existem dois tipos de células fotorreceptoras na retina dos mamíferos: os bastonetes, que detectam a intensidade relativa da luz e funcionam melhor no escuro, e os cones, que são sensíveis à cor. Quando a luz atinge qualquer uma dessas variedades de células, elas passam por uma reação química que resulta em sinais para as células bipolares diretamente atrás delas.

Da retina, a informação visual passa para as células bipolares e, em seguida, para as células ganglionares do nervo óptico. O nervo óptico, que começa na retina, é a única via visual para o cérebro. A informação da luz é transmitida como um potencial de ação elétrica através dos neurônios. Esses nervos representam o comprimento de onda da luz como sua cor e sua intensidade como seu brilho, usando um tipo especial de código para transmitir essa informação ao cérebro.

Os dois tratos do nervo óptico - um de cada olho - se cruzam antes de entrarem no cérebro. Os tratos visuais direito e esquerdo provenientes dos olhos passam para os hemisférios esquerdo e direito do cérebro, respectivamente. Um pequeno feixe de neurônios segue um caminho visual separado para transmitir informações sobre luz e escuridão às regiões neurais que regulam o ritmo circadiano do corpo, incluindo os padrões de sono e vigília. A maioria dos nervos na via visual segue para o tálamo no meio do cérebro, onde todas as informações visuais são classificadas e então transmitidas ao córtex cerebral.

O córtex visual é uma região muito grande do cérebro, ocupando grande parte do lobo occipital. Aqui, muitos neurônios são altamente especializados para sinalizar apenas quando um objeto é visto com uma cor, ângulo ou localização específica no campo visual dos olhos. O campo inteiro de ambos os olhos é representado no córtex como um grande mapa composto por essas células especializadas organizadas juntas, onde a informação transmitida pela via visual é classificada e organizada. O reconhecimento de objetos e os muitos aspectos complexos da percepção visual consciente são amplamente distribuídos pelo cérebro.


MIT Research - Brain Processing of Visual Information

CAMBRIDGE, Mass .-- Cientistas do Instituto de Massachusetts de
A tecnologia descobriu que uma área do cérebro pensava anteriormente
para processar apenas informações visuais simples, também lida com imagens complexas
como ilusões de ótica.

A pesquisa, realizada com animais, também fornece evidências de que
tanto as áreas simples quanto as mais complexas do cérebro envolvidas na
diferentes aspectos da visão funcionam cooperativamente, em vez de em um rígido
hierarquia, como os cientistas acreditaram até agora.

"Porque metade do cérebro humano é dedicado direta ou indiretamente
para a visão, compreender o processo da visão fornece pistas para
compreender as operações fundamentais no cérebro ", disse o professor
Mriganka Sur do Departamento de Cérebro e Ciências Cognitivas do MIT. o
pesquisa, que aparecerá na edição de 20 de dezembro da revista
Ciência, foi conduzido pelo Professor Sur, aluno de pós-graduação Bhavin R.
Sheth e os pós-doutorandos Jitendra Sharma e S. Chenchal Rao, todos
do mesmo departamento.

"Descobrimos que mesmo as partes supostamente simples do cérebro são
fazendo processamento complexo e sofisticado de coisas como visuais
ilusões ", disse o Sr. Sheth." Conhecendo as várias partes do cérebro
fazer, podemos fazer previsões sobre como o cérebro funcionará se as partes
dele tem que ser removido ou se houver algum tipo de trauma. "

O Sr. Sheth compara a visão a uma orquestra, onde grupos de células
em diferentes partes do cérebro cooperam para processar diferentes
componentes da informação visual, como vertical ou horizontal
orientação, cor, tamanho, forma, movimento e distinções entre
objetos sobrepostos.

A pesquisa do MIT se concentrou em uma área do córtex cerebral - o
camada externa de matéria cinzenta que envolve todo o cérebro - chamada de
córtex visual primário, também conhecido como V1 e Área 17 do cérebro. No
humanos, essa área tem cerca de cinco centímetros de diâmetro - o tamanho de quatro
selos postais - e alguns milímetros de profundidade em ambos os lados da parte traseira
da cabeça, logo abaixo da coroa.

A área V1 é o primeiro ponto de entrada no córtex do cérebro de
informações visuais da retina do olho. V1 até agora foi pensado para
estar envolvido apenas no processamento de orientações espaciais muito simples, como
se um objeto é colocado verticalmente ou horizontalmente, mas não se
esse objeto é um lápis ou um dedo.

Usando técnicas de imagem óptica para registrar respostas visuais em gatos
nos últimos dois anos e meio, os pesquisadores descobriram que V1 pode
também processa ilusões de ótica e outras imagens complexas. Os pesquisadores
disse que o mesmo é provavelmente verdadeiro na área V1 do cérebro humano.

Por exemplo, se uma pessoa pega uma folha de papel de caderno com
linhas horizontais e coloca uma folha idêntica o mais próximo possível de
à direita e ligeiramente abaixo, as linhas em ambas as páginas não
conectar em uma linha reta contínua. No entanto, o processamento visual do cérebro
sistema tentará preencher o espaço entre os dois conjuntos de linhas reais por
criando uma ilusão de ótica conhecida como contorno subjetivo.

Contornos subjetivos são funções visuais de nível superior que envolvem
a compreensão do cérebro do contexto e da relação das imagens,
não apenas a colocação estática de um conjunto de linhas próximo ao outro.
Outro exemplo é um telefone: um monofone pode obscurecer parte do telefone
base sob ele, mas os processos visuais do cérebro verão tanto o
aparelho e toda a base do telefone como dois objetos distintos que pertencem
juntos.

"Estamos apenas começando a entender os mecanismos cerebrais que
fundamentam processos cognitivos complexos na visão ", Professor Sur
explicado. “Nosso trabalho é o primeiro e mais importante passo para mostrar
que logo nos primeiros estágios do córtex visual, onde o visual
entrada entra primeiro no cérebro, há grupos de células que se decompõem
esses estímulos e responder a eles. Isso deixa em aberto a questão de como
áreas do córtex visual de ordem superior processam ainda mais esses tipos de
estímulos. "

A descoberta do processamento de contorno subjetivo complexo no V1
área é reforçada por trabalhos anteriores no laboratório do Professor Sur com
Louis Toth, um ex-aluno de pós-graduação do MIT (MIT PhD '95) agora regendo
pesquisa do cérebro na Harvard Medical School.

Em um artigo de setembro de 1996 no Proceedings of the National
Academia de Ciências, Professor Sur, Dr. Toth e colegas relataram
que V1 também pode ser o local de "preenchimento", outra função
tradicionalmente considerado de alto nível. "Preenchimento" é quando o cérebro
compensa a falta de informação em uma área do campo visual por
fazer uma suposição fundamentada de informações em outro lugar no campo visual.
Isso explica por que os pacientes com pequenas lesões não veem manchas pretas, e
por que você não está ciente do seu "ponto cego".

O conhecimento adquirido com ambos os experimentos pode ser aplicado a outros
áreas e funções cerebrais, disse o Dr. Toth. Por exemplo, Dr. V.S.
Ramachandran, da Universidade da Califórnia, San Diego, que também
estudou fenômenos de "preenchimento" na visão, está interessado em como o
fiação semelhante da parte do cérebro que detecta o toque pode explicar
por que amputados percebem "membros fantasmas".

"A forma como o córtex visual é 'conectado' é semelhante à maneira como o
o resto do córtex do cérebro está 'conectado' ”, disse o Dr. Toth.

Professor Sur disse que este é um conceito muito importante em
compreender o cérebro, porque a partir meramente de um aspecto anatômico ou estrutural
estudo do cérebro, diferentes áreas do córtex parecem notavelmente
semelhante. O que distingue as diferentes áreas do córtex são as entradas
eles obtêm e como esses insumos são processados ​​e, em seguida, transferidos para
Áreas diferentes.

"Então, se alguém souber que uma área do cérebro com sua conexão e
circuitos fazem certo tipo de coisa, imediatamente se vê o
possibilidade de que todas as áreas do cérebro podem fazer coisas semelhantes às suas
respectivas contribuições ", disse o professor Sur." Esta é uma ideia muito poderosa. "


Como as informações de cores são transmitidas do olho para o cérebro? - Biologia

Estrutura do olho humano

A ilustração esquemática a seguir mostra o olho humano e como as imagens são formadas na retina.

Observe que as imagens estão de cabeça para baixo (invertidas).

Uma questão importante a se considerar: o cérebro humano vem pré-programado para girar a imagem invertida (para que possamos ver as coisas não invertidas) ou o cérebro aprende a inverter imagens?

Kohler I, Experiências com o Goggles, Americano científico Maio de 1962

Desenho de retina de Hubel DH Olho, cérebro e visão Scientific American Library p.38

Olhe através de uma grade de difração nas linhas coloridas abaixo. A linha "branca" é, na verdade, feita de três cores: vermelho, verde e azul. Dependendo do monitor do computador, cada uma das cores primárias pode, por sua vez, ser feita de outras cores. No meu monitor, o vermelho é feito de vermelho e um pouco de laranja.

Quando cores opostas, como amarelo e azul, são adicionadas, elas se combinam para formar o branco. Da mesma forma, se o amarelo for removido do branco, a cor resultante será azul. Em uma pós-imagem, a exposição persistente a uma determinada cor faz com que a retina fique "cansada" dessa cor. A retina posteriormente remove essa cor. Quando o estímulo de cor é removido e o olho é exposto à luz branca, a cor complementar é percebida por um breve período de tempo.

Mova o mouse para longe da imagem e olhe para o ponto central. Continue a olhar para o ponto central e mova o mouse de volta sobre a imagem.

Ajuste o contraste na ilusão Lilac Chaser para cerca de 20% -30%. Fixe na cruz central. Os pontos magenta desaparecerão lentamente, mas a imagem residual verde persistirá.

Concentre-se intensamente neste vídeo por cerca de 5 minutos. Ao contrário do efeito de pós-imagem, você não precisa se fixar em um local específico. No entanto, você pode querer olhar para o centro do filme para obter o melhor efeito.

Depois de terminar o filme, observe os padrões abaixo. O padrão superior deve mostrar um sombreado verde e vermelho fraco, enquanto o padrão inferior deve mostrar um sombreado azul e amarelo fraco.

Ao contrário das imagens residuais, o sombreamento da cor deve durar de vários minutos a várias horas. Em algumas pessoas, o efeito dura alguns dias.

O site abaixo tem uma bela animação por computador que funciona um pouco melhor do que o meu filme, mas codifica apenas listras vermelhas e verdes. http://lite.bu.edu/vision/applets/Color/McCollough/McCollough.html

Para obter mais informações sobre o efeito McCollough, consulte McCollough C, Adaptação de cores de detectores de borda no sistema visual humano , Ciência 149 pp.1115-1116 (1965)

O'Brien V, Contraste por realce de contorno, American Journal of Psychology 72 pp.299-300 (1959)

A ilusão Cornsweet pode ser encontrada em radiografias médicas. A mancha branca no peito desse homem parece muito ameaçadora à primeira vista.

Esta imagem foi causada por uma prega de pele (o que não é incomum em homens idosos). Cobrir a borda da bolha revela que, de fato, não há nenhuma bolha.

Uma ilusão relacionada é o efeito aquarela: a região entre as molduras quadradas parece ter uma cor esmaecida, mas na verdade é branca.

Então, por que existe uma ilusão Cornsweet?

De Why We See What We Do Purves D, Lotto RB, Nundy S American Scientist 90 (3): 236-243 (2002)

Cores de Fechner e codificação Neural de cores

A roda de Benham (também conhecida como topo de Benham e disco de Benham) é um disco preto e branco que mostra padrões coloridos quando girado a uma velocidade de aproximadamente 4 rotações por segundo.

Observe que as cores ainda aparecerão em um monitor de computador em preto e branco.

Também é possível fazer um vídeo do disco girando usando uma câmera de vídeo preto e branco e exibi-lo em uma TV preto e branco: as cores ainda estarão visíveis.

Então, por que existem padrões coloridos?

Constância de cor e teoria Retinex de Land

Enquanto tentava aperfeiçoar a fotografia colorida instantânea, Edwin Land fez uma descoberta notável. Ele inicialmente trabalhou com três imagens monocromáticas (preto e branco), cada uma representando as partes vermelha, verde e azul de uma imagem em uma única cor. Cada imagem seria exposta com um filtro de cor apropriado na frente da câmera (vermelho, verde ou azul). Cada slide monocromático foi desenvolvido e, em seguida, cada um foi colocado em um projetor com o filtro de cor apropriado na frente do projetor. A imagem resultante era composta de três cores da mesma maneira que a TV em cores e os monitores de computador exibem as cores.

Um dia, alguém derrubou o filtro verde do projetor verde e resultou que a imagem "verde" agora estava sendo projetada como luz branca. Para a surpresa de Land, quase não houve mudança na imagem resultante. Land fez mais experiências e descobriu que poderia desligar o projetor azul e ainda ver uma imagem quase completamente normal. Como a imagem agora estava sendo formada apenas por luz branca e vermelha, Land poderia esperar ver apenas tons de rosa. Em vez disso, ele viu uma imagem colorida.

A imagem abaixo é composta por duas imagens intercaladas diferentes. As linhas de varredura estranhas são todas em tons de vermelho: elas representam fielmente o componente "vermelho" da imagem. As linhas de varredura pares são todas em tons de cinza: elas são formadas pegando o componente "verde" da imagem e convertendo o verde em branco. A combinação resultante não é tão vívida quanto a demonstração original de Land, mas mostra mais do que tons de rosa.

A imagem abaixo é feita em um tabuleiro de xadrez com quadrados vermelho-cinza alternados (muito parecido com um tabuleiro de xadrez real). Os quadrados vermelhos exibem o componente vermelho da imagem colorida. Os quadrados cinza são feitos alterando o componente verde da imagem para cinza.

Esta imagem é melhor visualizada em uma sala escura com o brilho do monitor aumentado.

A constância de cores é responsável por grande parte das cores nas imagens acima. A constância da cor está relacionada à nossa capacidade de ver a cor "verdadeira" de um objeto, independentemente da cor da luz iluminante. Por exemplo, uma banana amarela iluminada com luz azul ainda parece amarela, embora a "cor" da banana iluminada seja verde.

Veja a demonstração em http://lite.bu.edu/vision/applets/Color/Land/Land.html e defina o "valor do componente vermelho para cerca de 50. A banana ímpar à direita parece verde, mas a mesma banana em a esquerda parece amarela. Clique no botão "Máscara" para mostrar que eles são da mesma cor.

A relação entre a constância da cor e o efeito de terra vermelho-branco é que o olho subtrai o nível de luz vermelha constante da imagem colorida e o branco menos o vermelho é igual ao verde. Ao misturar vermelho, branco, preto e verde, o olho pode construir uma riqueza de cores.

Observe atentamente as listras que formam os quadrados coloridos na imagem abaixo.

Todos os quadrados são da mesma cor (cinza).

Branco M Um novo efeito na percepção de leveza Percepção 8 pp. 413-416 (1979)

Na grade clássica de Hermann, manchas podem ser vistas nas interseções da rede, exceto quando você focaliza diretamente em uma interseção.

Janos Geier investigou variações na grade de Hermann.

A imagem acima (e a do link abaixo) é difícil de reconhecer, a menos que você possa ver o padrão de oclusão circundante.

Olhe atentamente para a imagem abaixo. Os quatro círculos à esquerda parecem escuros, enquanto os quatro círculos à direita parecem brilhantes.

Se você olhar com atenção, verá que os círculos são idênticos.

Uma versão animada dessa ilusão pode ser encontrada em http://www-psych.stanford.edu/

Para obter mais informações, leia Anderson BL, Winawer J Segmentação de imagem e percepção de luminosidade Natureza 434 pp. 79-83 (2005)

Para obter mais informações sobre pontos cegos, leia Ramachandran VS, Gregory RL Preenchimento perceptivo de escotomas induzidos artificialmente na visão humana Natureza 350 pp. 699-702 (1991)

O movimento pode causar "cegueira". Olhe para a imagem abaixo usando óculos vermelho-azul (ou vermelho-verde). Olhe fixamente para o sorriso de Mona Lisa. Conforme os círculos coloridos giram, seu rosto desaparece deixando apenas seu sorriso (e um pouco de seu nariz).

Esta ilusão é inspirada na ilusão do gato cheshire do Exploratorium.

Nessa ilusão, o movimento faz com que os pontos amarelos desapareçam abruptamente.

Michael Bach tem uma versão dessa demonstração que permite ajustar as cores.

O movimento também pode cegar você para outras mudanças visuais.

Para obter mais informações sobre cegueira induzida por movimento, consulte Bonneh YS, Cooperman A, Sagi D, Cegueira induzida por movimento em observadores normais Natureza 411 pp. 798-801 (2001)

Também temos um "ponto cego" temporal. Tente olhar seus olhos em um espelho. Olhe primeiro para o olho esquerdo e depois para o direito: consegue ver seus olhos se moverem? Quando seus olhos se movem, seu cérebro para temporariamente de processar informações visuais para que você não perceba nada por um breve instante. Seu cérebro preenche essa pequena lacuna, então você nunca se dá conta disso.

Uma ilusão mais dramática mostrando como seu cérebro processa as informações temporais é mostrada no efeito flash-lag.

(a explicação é de Gregory RL Ilusões visuais, Americano científico Novembro de 1968)

O cubo de Necker foi descoberto em meados do século 19 pelo cristalógrafo suíço Louis Albert Necker enquanto preparava desenhos técnicos de cristais.

Anáglifos e figuras impossíveis

O triângulo impossível. Cada peça é logicamente consistente, mas a figura inteira é impossível de construir.

Aqui está uma imagem de computador 3-D do triângulo impossível.

No centro da vila belga de Ophoven, há uma escultura que mostra um triângulo impossível.

Uma cópia da litografia de M. C. Escher Ascendente e Descendente (1960)

Andrew S. Lipson criou uma escultura de Ascendente e Descendente usando legos.

Ele também criou uma versão em lego da Cachoeira de Escher

e "McWholles" criou um vídeo de uma cachoeira de Escher em funcionamento, que pode ser visto aqui.

A imagem abaixo foi postada em muitos sites diferentes da internet por alguém que tinha muito tempo disponível para brincar com o Photoshop

Um anáglifo mostrando o edifício Empire State de http://www.jessemazer.com/3Dphotos.html

Copyright 1994 de Jeffrey L. Cooper

Um anáglifo mostrando a superfície do planeta Marte de http://www.3dglasses.net/3dgallery/3Dmarsglry2.html

Links para mais imagens anáglifas podem ser encontrados em http://www.anachrome.com/wadir.htm

A figura abaixo mostra várias curvas 3D. Quando vistas separadamente, essas curvas se fundem, mas quando vistas através de óculos vermelho-azul (ou vermelho-verde), as curvas 3D se separam claramente em objetos distintos. (Este é um padrão de teste para algumas pesquisas de imagens médicas 3D que estou fazendo.)

Um anáglifo de um triângulo impossível.

    Imagem, objeto e ilusão: leituras da Scientific American com apresentações de Richard Held. W. H. Freeman (1974)


Como as informações de cores são transmitidas do olho para o cérebro? - Biologia

A visão estereoscópica humana das cores é um processo muito complexo que não é completamente 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, e não o cristalino, que é responsável pela maior parte do poder refrativo total do olho. Por ser lisa e clara 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 corpos estranhos 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 se cruzam no quiasma óptico, onde a informação visual de ambas as retinas viajando em caminhos paralelos está correlacionada, algo como a função de um gerador de correção de base de tempo em um gravador 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 anormais oftálmicas, tais como phorias (desalinhamentos) dos olhos, incluindo estrabismo (mais conhecido como olhos-cruzadas), estereovisão é interrompido como são rolamentos 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 constantemente examinam 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 centro-a-centro que varia entre 1,5 e 2 micrómetros para os cones na fóvea central, estímulos ópticos com uma separação de cerca de 3 a 4 micrómetros deve produzir um conjunto resolúvel de intensidades sobre a 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 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 habilidade 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, ao passo que 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 a distribuição do comprimento de onda da 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 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 distinguir apenas 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 graus variados, 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. Esse 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 a 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) é usada para estimular todas as células cone, apenas as que contêm fotorreceptores verdes vão responder para produzir a sensação de ver a cor verde. A percepção visual humana de cores subtrativas primárias, como amarelo, pode surgir de uma 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 de 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 possui três tipos de células com os respectivos cones de pigmentos de cor mais bastonetes de luz receptivos para a visão escotópica, é o cérebro humano que compensa as variações de comprimentos de onda de luz e fontes de luz na 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 ser 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, um patch 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 hereditárias 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-verde, 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 como 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 de discriminação de matiz que os protanopes, mas têm um nível de sensibilidade razoavelmente normal 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 ser 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 que são 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 requerem 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 da 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 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.

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 corretamente ou o formato do olho é 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 aflição 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 do olho 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 flutua 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 silicone 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.


O canal do ouvido

Na parte posterior da concha começa o canal auditivo, que atravessa o osso temporal do crânio. Isso também é chamado de canal auditivo, meato auditivo e, simplesmente, orifício do ouvido. Dentro do canal auditivo, há cera depositada, também chamada, de forma pouco atraente, de cerúmen. Na parte traseira do canal auditivo está o tímpano, ou membrana timpânica. Esta é uma placa circular de fibras, tanto radiais quanto circunferenciais, presas ao crânio nas bordas externas, e apenas cônicas o suficiente para serem ligeiramente côncavas do canal auditivo. O tímpano é bastante frágil. Se for rompido, pode cicatrizar rapidamente, mas a cada vez com uma cicatriz mais dura do que o resto da estrutura. Depois de rupturas suficientes, o tímpano fica rígido o suficiente para afetar a acuidade auditiva. O instrumento usado para inspecionar o canal auditivo é chamado de otoscópio, inventado por Thomas Brunton.

A parte de trás do tímpano está voltada para o ouvido médio (ver Figura 3) Esta é uma câmara oca no crânio um pouco maior que 100 mm3. Essa câmara é conectada ao topo da garganta por meio da trompa deustáquio. Essa via aérea permite que a pressão estática do ar seja equalizada em ambos os lados do tímpano. Ele pode ficar obstruído e também pode fornecer uma rota de infecção para o ouvido médio.

Na parte de trás do tímpano está o martelo, ou martelo.Sua protrusão mais longa, chamada de manúbrio, está conectada à parte interna do tímpano, de modo que, quando o tímpano se move, o martelo é colocado em um movimento de golpe. O martelo possui outra protrusão, chamada de processo anterior, que está conectada ao músculo tensor do tímpano. O tensortímpano, como o próprio nome sugere, aplica uma leve tensão à superfície do tímpano, puxando-o para uma forma convexa. A extremidade superior do martelo fica ao lado do bigorna, ou bigorna. Os doisobones são mantidos juntos frouxamente por tendões na articulação maléolo-incudal, também chamada de articulação incudomaleolar.

Quando o tímpano se flexiona para dentro, o manúbrio se move com ele e o martelo gira. A cabeça do martelo empurra a bigorna em rotação. Há uma longa saliência da bigorna, chamada de crus longo, e em sua extremidade é uma junta flexível, uma articulação entre a bigorna e oestribo, ou osso de estribo. Como o crus longo é cerca de 30% mais longo que o manúbrium, há uma ação de alavancagem: um movimento curto do manúbrium faz um movimento mais longo do crus longo.

Quando o tímpano se flexiona para fora, entretanto, em direção a uma onda de rarefação no ar, a articulação incudomaleolar se separa ligeiramente, devido à flexibilidade dos tendões que os mantêm unidos. Isso significa que o martelo e a bigorna realmente se separam durante a parte negativa de cada onda de pressão sonora no ar. Eles são rigidamente fixados durante as ondas de compressão. A partir desse ponto, o mecanismo auditivo humano é assimétrico, respondendo de forma diferente à compressão e à rarefação das partes da onda.Esse mecanismo explica a conhecida diferença subjetiva entre a percepção de ondas de compressão (tiros) e ondas de rarefação (estouro de lâmpadas). No áudio reproduzido, isso justifica a manutenção da polaridade absoluta em todo o sistema.

O estribo tem a forma de um osso da sorte com uma placa nas duas pontas. Isso é chamado de plataforma. Cobre a janela oval, abrindo-se para a parte mais interna do ouvido, e transmite as vibrações mecânicas dos ossículos para os fluidos do ouvido interno. A junta flexível entre a bigorna e o estribo possui um músculo chamado estapédio, que atua como um fusível para desligar o ouvido no caso de sons muito altos. O estapédio realmente puxa o estribo da ponta da bigorna, separando-os. Demora cerca de 170 ms para operar, o que significa que não age rápido o suficiente para fornecer proteção perfeita. Com o estapédio totalmente contraído, há cerca de 20 dB de perda entre a bigorna e o estribo, o que é chamado demudança temporária de volume. O músculo estapédio relaxa, restaurando a audição, em minutos ou horas.


O Olho Envelhecido

A maior parte do declínio da visão relacionado à idade reflete mudanças no olho. Por volta dos 40 ou 50 anos, a maioria das pessoas acha mais difícil ler as páginas de perto. Essa presbiopia, ou hipermetropia, ocorre porque a lente não é mais flexível o suficiente para focalizar objetos próximos.
O olho envelhecido é mais suscetível ao brilho, leva mais tempo para se ajustar às mudanças no brilho e não funciona tão bem com pouca luz. Sensibilidade em declínio significa um campo de visão mais estreito. Um resultado: dirigir à noite torna-se difícil, até mesmo perigoso.

Com o tempo, a lente perde transparência. Quando perceptível, essa turvação é chamada de catarata e pode interferir na leitura ou na direção - e até mesmo levar à cegueira. Geralmente, pode ser corrigido com o implante cirúrgico de lentes artificiais. Aos 80 anos, cerca de metade dos americanos tem catarata ou fez uma cirurgia para corrigi-la

Na degeneração macular relacionada à idade, a parte mais sensível da retina se deteriora, levando à perda da visão central. Como a visão periférica é naturalmente menos detalhada, o campo visual resultante se parece com um & # 8220donut & # 8221 com um orifício onde deveria estar a parte mais nítida da imagem. Mudanças na percepção visual também são comuns: a idade normalmente embota a percepção de profundidade e a capacidade de ver contrastes. Isso pode contribuir para quedas.

Proteja sua visão com exames regulares aos olhos. Medidas corretivas otimizarão sua capacidade de ver, apesar das mudanças associadas à idade, e o tratamento precoce pode retardar a progressão de doenças como degeneração macular.


Assista o vídeo: Cores (Janeiro 2022).