Es bien sabido que la luz proveniente del Sol tiene un efecto mayormente benéfico sobre la vida en nuestro planeta. El caso más conocido es el proceso de fotosíntesis que se lleva a cabo en las plantas, en el cual la luz solar suministra energía a las moléculas orgánicas de las que se componen los seres vivos. Esto beneficia su crecimiento y desarrollo. Pero así como la luz es fuente de energía para plantas y animales, la falta o exceso de ella es también un estimulador en la evolución de las especies. Un ejemplo de esto es el mecanismo físico intrínseco de como los ojos de las diferentes especies se adaptan para formar imágenes y así percibir el mundo que les rodea.
Los ojos de los seres terrestres generan las imágenes de los objetos, mediante procesos diferentes a los ojos de los animales acuáticos. Es común encontrar dentro del ojo de pescado gradientes no homogéneos ópticamente, de mezclas de proteínas y agua, éstos funcionan para ir guiando la luz hasta la retina del ojo de este espécimen. Típicamente estos materiales orgánicos suelen llamarse de índice de gradiente.
En muchos casos la naturaleza ha provisto a los animales acuáticos de materiales orgánicos que funcionan como capas o espejos que son capaces de reflejar la luz, conocidos como espejos multicapas. Estos normalmente aparecen en las escamas y están hechos de guanina y citoplasma, cuyos índices de refracción, n, son respectivamente, 1.83 y 1.34. Cuando el ser humano ha intentado copiar a la naturaleza y reproducir este tipo de espejos, ha sido una labor casi imposible de realizar.
Tanto la evolución como el ser humano han sido capaces de producir instrumentos ópticos con ciertas similitudes, pero sin duda que también con importantes diferencias. Una importante diferencia entre los sistemas visuales de seres vivos, se encuentra en la interface aire/tejido, la cual separa el contenido del ojo de la atmosfera que le rodea. Esta interface es conocida para el caso de los seres invertebrados con el nombre de cornea. Este elemento óptico tiene la capacidad de refractar la luz proveniente de los objetos, y contiene dos terceras partes de la potencia del sistema visual.
El resto del proceso de formación de imágenes lo completa la lente cristalino, la que tiene la cualidad de llevar a cabo el enfocamiento fino de los objetos, en el proceso de formación de las imágenes dentro del ojo humano. En el caso de algunas especies acuáticas, los ojos de éstas, no cuentan con propiamente una cornea ópticamente útil, debido a que ésta está, esencialmente en el mismo medio acuoso entre ambas caras. Por lo que, es la lente cristalino en el caso de los seres acuáticos, la encargada de llevar a cabo todo el proceso refractivo fuerte y también de enfocamiento.
Por otra parte, el elemento que registra la energía luminosa de las imágenes de los objetos, que son formados por la óptica del ojo, es la retina, ésta es una superficie en donde se encuentran arreglos de fotoreceptores, tales como: conos y bastones, los cuales llevan a cabo un proceso de discretización de la imágenes de los objetos y permiten transmitir información al cerebro, mediante pulsos eléctricos a través del nervio óptico.
La naturaleza se ha encargado de corregir algunos de los defectos inherentes de las superficies esféricas. En el caso del sistema visual humano, el ojo no sufre de la aberración de curvatura de campo por ejemplo, debido a que la retina se ubica en un campo curvo. Por otra parte, la aberración esférica ha sido corregida, usando superficies asféricas en la cornea, así logra aplanar las regiones de la periferia respecto del centro de esta superficie. Los radios de curvatura de las zonas del contorno de la cornea, tienen un radio de curvatura hasta de doble valor respecto del radio de curvatura de la región central de la cornea. Así mismo, se completa la refracción usando materiales con índice de gradiente. Todos estos elementos forman parte del sistema visual tanto de los ojos humanos como de algunas especies.
Entre los principales padecimientos en el ojo humano, es que a partir de los 60 años, la mayoría de las personas desarrollan una catarata leve, conocida como la estrella gris. El tratamiento de cataratas es la operación más común en todo el mundo. La Organización Mundial de la Salud estima que para 2030 se realizarán 32 millones de operaciones de cataratas. Para ello, el uso del láser de femtosegundo con pulsos ultracortos permite una operación precisa y cuidadosa.
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Universidad Politécnica de Tulancingo. alfonso.padilla@upt.edu.mx
