Por: Alfonso Padilla Vivanco
El resultado final de muchas investigaciones científicas en el área de óptica es la generación de nuevas y mejores tecnologías que produzcan imágenes de los objetos, con el fin de apoyar al sistema visual humano en su funcionamiento. Por ello, un punto de partida importante para generar y analizar imágenes digitales obtenidas con tecnología moderna, tales como las cámaras digitales de celulares; será conocer el funcionamiento del ojo humano.
El ojo humano es un sistema muy complejo que puede ser explicado desde varios enfoques, uno de éstos es el físico. Asumiendo para ello que el ojo humano es un instrumento formador de imágenes. Por lo que a grandes rasgos se compone de los siguientes elementos: globo ocular, cornea, cristalino, pupila, iris, humor acuoso, humor vítreo, retina, fóvea, mácula y los músculos ciliares, entre otros elementos. El globo ocular es el soporte que contiene a todos los componentes del ojo que permiten la formación de la imagen. Las dos lentes que definen la distancia focal y minimizan los defectos (aberraciones) del sistema visual, suelen ser simplificadas para su estudio en: cornea y el cristalino. Ambas en realidad, se componen de superficies refractoras muy delgadas que en su conjunto llevan a cabo el proceso de refracción de la luz, esto con el fin de formar las imágenes de los objetos sobre la retina del ojo.
Al proceso de modificación de la distancia focal en el ojo se le llama acomodación. Este proceso se logra mediante cambios en la forma de la lente cristalino. Este es un elemento que está dentro del globo ocular y no es visible cómo lo es la cornea. El cristalino puede tener modificaciones en su forma gracias a la presión que ejercen los músculos ciliares. Si éstos se relajan, el cristalino tiene una forma más aplanada; produciendo la máxima distancia focal posible. El efecto en el ojo, será un mejor enfoque de los objetos más lejanos. Contrariamente, cuando el cristalino está sometido a una determinada presión del cuerpo ciliar, el cristalino tendrá una forma más esférica, por lo que el ojo podrá enfocar a distancias cortas. La dependencia que tiene el proceso de acomodación, debido a la presión que ejercen los músculos ciliares sobre la lente cristalino, hace que con la edad avanzada el enfoque de los objetos sea más complicada para las pequeñas distancias.
La retina del ojo contiene los fotoreceptores o sensores visuales que permiten transformar la energía luminosa en pulsos eléctricos que, a través del nervio óptico, conducen la información al cerebro para su interpretación. La luz de las imágenes que llegan a la retina son en realidad convertidas en energía eléctrica, por seis tipos de células. Entre las más importantes se encuentran los conos y los bastones. Los primeros se utilizan en condiciones de mucha luz y los segundos cuando es escasa la luz en el ambiente. Se tiene un cálculo aproximando del número de bastones que hay en la retina humana, que es de cien millones de estas células. En cambio el número de conos es cerca de diez millones en una sola retina humana. Es conocido por los especialistas, que los bastones se aglutinan en el borde de la retina, por el contrario, los conos se encuentran en la parte central de esta misma. A la parte central de la retina se le llama mácula y dentro de ella, existe una depresión elíptica llamada fóvea. Esta última está densamente poblada de las células conos.
Las moléculas activas de la retina contienen un colorante que se combina con una proteína, conocida como rodopsina. Ésta se encuentra en los bastones. La rodopsina juega un papel fundamental en las primeras etapas del proceso visual. Cuando el ojo se encuentra en un ambiente muy iluminado, pronto se agota la provisión de rodopsina, por ello cuando uno pasa abruptamente, de un lugar muy iluminado a uno con escasa luz, el ojo tarda en adaptarse hasta que la cantidad de rodopsina se recupera. Por cierto que la estructura de la retina es prácticamente transparente, por ello la luz que llega a ella puede atravesar varias capas que la componen, antes de alcanzar las complejas estructuras de las células fotoreceptoras. En el caso de los conos, éstos también requieren de una proteína para funcionar llamada iodopsina. Se puede decir que, tanto la rodopsina como la iodopsina son pigmentos de color púrpura rojizo. Existen dos curvas espectrales para los conos y bastones. En estas gráficas se pueden comparan los colores o longitudes de onda (unidades en nanometros), que puede detectar la retina del ojo humano versus la sensibilidad tanto de las células bastones como de las conos.
Apreciable lector te invito a ver los siguientes videos para saber más, sobre el sistema visual humano y su funcionamiento:
Universidad Politécnica de Tulancingo. alfonso.padilla@upt.edu.mx
