7. VISIÓN

7.1 Luz visible

La luz visible es una de las formas como se desplaza la energía. Las ondas de luz son el resultado de vibraciones de campos eléctricos y magnéticos, y es por esto que son una forma de radiación electromagnética (EM). La luz visible es tan sólo uno de los muchos tipos de radiación EM, y ocupa un pequeño rango de la totalidad del espectro electromagnético. Sin embargo, podemos percibir la luz directamente con nuestros ojos, y por la gran importancia que tiene para nosotros, elevamos la importancia de esta pequeña ventana en el espectro de rayos EM.
Las ondas de luz tienen longitudes de onda entre 400 y 700 nanómetros (4 000 y 7 000 Å). A medida que el arcoiris se llena de matices, nuestros ojos perciben diferentes longitudes de ondas de luz. La luz roja tiene longitudes de onda relativamente largas, aproximadamente 700 nm (10-9 metros) de largo. La luz azul y la luz morada tienen ondas cortas, aproximadamente 400 nm. Las ondas más cortas vibran a mayores frecuencias, y tienen energías más elevadas. Las luz roja tiene una frecuencia aproximada de 430 terahertz, mientras que la frecuencia de la luz azul es de aproximadamente 750 terahertz. Los fotones rojos tienen aproximadamente 1.8 electrón-Volt(eV) de energía, mientras que cada fotón azul transmite aproximadamente 3.1 eV.
Los vecinos de la luz visible en el espectro EM son la radiación infrarroja de un lado, y luz ultravioleta del otro lado. La radiación infrarroja tiene longitudes de ondas más largas que la luz roja, es por esto que oscila a una frecuencia menor y lleva consigo menor energía. La radiación ultravioleta tiene longitudes de ondas más cortas que la luz azul o violeta, por lo que oscila más rápidamente, y porta mayor cantidad de energía por protón que la luz visible.
La luz viaja a la increíble velocidad de 299 792 458 kilometros por segundo (aproximadamente 186 282.4 millas por segundo). A esta increíble velocidad, ¡la luz podría girar más de siete veces alrededor de la Tierra en cada segundo!. La letra "c" minúscula se usa en las ecuaciones para representar la velocidad de la luz, como es el caso de la famosa relación entre energía y materia de Einstein: "E = mc2". Todas las formas de ondas electromagnéticas, incluyendo los rayos X y las ondas de radio, y todas las demás frecuencias a lo largo del espectro EM, también viajan a la velocidad de la luz. La luz viaja más rápidamente en el vacío, y se mueve más lentamente en materiales como agua o vidrio.


7.2 El ojo y las células fotorreceptoras


El ojo humano es un órgano fotorreceptor, cuya función, ya implícita, consiste en recibir los rayos luminosos procedentes de los objetos presentes en el mundo exterior y transformarlos en impulsos eléctricos que son conducidos al centro nervioso de la visión en el cerebro.
El ojo necesita de cierto período de adaptación para pasar de una intensidad luminosa correspondiente a la luz del día, a intensidades de luz menores y viceversa. Este periodo de adaptación se encuentra en relación con una estructura muy sensible, que es la encargada de capta la luz: la Retina.
Esta posee células encargadas de generar la visión diurna (los conos), siendo los responsables de la visión a color, y las de la visión nocturna (los bastoncillos). Teniendo en cuenta esto, podemos concluir que los bastoncillos son los responsables de la observación astronómica.
Desde el punto de vista óptico, el ojo presenta analogía con la cámara oscura de una máquina fotográfica. Las dos retinas son excitadas por los estímulos provenientes del medio ambiente y las imágenes ópticas que se forman en ella, son invertidas. Mediante un proceso que tiene lugar en el cerebro, se reestablece el sentido del objeto percibido.
Para alcanzar la Retina, un haz de luz debe atravesar los medios refringentes del ojo humano, que son cuatro:
1. La Córnea.
2. El Humor acuoso.
3. La lente o cristalino.
4. El humor vítreo.
La superficie curva de la retina es muy importante, ya que permite compensar el cambio de trayectoria que sufre un haz luminoso, al pasar por medios con índices de difracción tan distintos. Ya dentro del ojo, los índices de refracción del cristalino, humor acuoso y humor vítreo, son tan parecidos, que el haz de luz no sufre mucho cambio, sólo la inversión que mencionamos anteriormente.
Además de los elementos nombrados anteriormente, el ojo presenta una estructura no refringente muy importante, cuya función es la de regular la entrada de luz. Nos referimos al Iris, parte pigmentada a la cual le debemos el color de nuestros ojos. Esta posee fibras musculares que de forma involuntaria se contraen o expanden, limitando o facilitando la incidencia lumínica al órgano. El Iris regula el área de la pupila que quedará expuesta a la radiación luminosa. Si nos encontramos en un sitio muy iluminado, la pupila se contraerá, disminuyendo de tamaño. Este proceso recibe el nombre de Miosis. En cambio, si nos encontramos en una zona oscura, la pupila se expandirá, para facilitar el ingreso de mayor cantidad de luz. Este proceso se llama Midriasis.
La aplicación práctica de lo anteriormente descrito en función del estudio astronómico es que antes de realizar una observación, es recomendable que la persona se ubique en una zona con escasa o nula iluminación, ya que en esta condición, el ojo humano percibirá con mucha más facilidad, la poca luz emitida o reflejada por los objetos celestes. Este período de tiempo se denomina “adaptación a la oscuridad”.

Visión lateral
Una técnica muy importante cuando se están realizando observaciones visuales, es la visión lateral. La técnica se utiliza cuando se está observando objetos con luminosidad muy débil. Consiste en ubicar un objeto dentro del mismo campo del telescopio que se encuentre cercano al objeto débil que se desea observar o estudiar. Al dirigir la vista hacia ese objeto, los haces de luz que provienen del objeto débil, incidirán en una zona del ojo rica en bastoncillos. Esto permitirá mejorar nuestra percepción visual del cuerpo en estudio.




7.3 Fotoquímica de la visión


Los fotorreceptores de todos los vertebrados responden a la luz en función de los pigmentos visuales que se encuentran incrustados a nivel de la bicapa lipídica de los repliegues en el caso de los conos y discos membranosos en el caso de los bastones.
Los bastones, que contienen rodopsina, son los responsables de la visión en condiciones de baja luminosidad, presentando un pico de mayor sensibilidad hacia la longitud de onda de 500 nm (luz verde azulada).

Los conos por su parte contienen tres tipos diferentes de opsinas. Una con mayor sensibilidad para las longitudes de onda largas (luz roja), otra que es sensible a las longitudes de onda media (luz verde) y otra con mayor sensibilidad a las longitudes de onda cortas (luz azul). Los conos son la base de la percepción en color.

Ciclo visual rodopsina-retina y excitación de los bastones
La rodopsina y su descomposición por la energía luminosa
El segmento externo del bastón que se extiende hasta la capa pigmentaria de la retina, tiene una concentración aproximada al 40% del pigmento fotosensible denominado rodopsina o púrpura visual. Esta sustancia se compone de una combinación de la proteína escotopsina y del pigmento carotenoide retinal.
Además esta forma deretinal, es de un tipo determinado, denominado 11-cis retinal. Esta forma cis del retinal es importante porque se trata de la única que o puede unirse a la escotopsina para sintetizar la rodopsina.
Cuando la rodopsina absorbe la energía lumínica, este pigmento se descompone en billonésimas de segundo. La causa reside en la fotoactivación de los electrones de la fracción retinal de la rodopsina, que determina un cambio instantáneo de la forma cis a la forma toda-trans que conserva la misma estructura química que la forma cis, pero con una estructura física distinta: se trata de una molécula recta en lugar de una molécula doblada. Como la orientación tridimensional del los sitios de reacción de todo-trans retinal ya no se ajusta a los sitios de reacción de la proteína escotopsina, aquél comienza a separarse de la escotopsina. El producto inmediato es la batorrodopsina, una combinación parcialmente disociada del todo-trans retinal y la escotopsina.


La batorrodopsina es sumamente inestable y se descompone en nanosegundo en lumirrodopsina. Ésta, a su vez, se decompone en microsegundo en metarrodopsina I; a continuación, en un milisegundo aproximadamente forma metarrodopsina II y, por último, mucho más lentamente (en segundos), se descomponeen los productos completamente disociados:
• escotopsina.
• Todo-trans retinal.
La metarrodopsina II, también llamada rodopsina activa, es la que introduce los cambios eléctricos de los bastones que transmite después la imagen visual al sistema nervioso central.
La primera etapa de la regeneración de la rodopsina consiste en la reconversión del todo-trans retinal en 11-cis retinal.
Este proceso requiere energía metabólica y está catalizada por la enzima retinal isomerasa. Una vez formado el 11-cis retinal, se recombina automáticamente con la escotopsina para volver a formar rodopsina, la cual permanece estable hasta que la absorción de energía lumínica vuelve a desencadenar su descomposición.
Existe una segunda vía química mediante la cual el todo-trans retinal se convierte en 11-cis retinal. Consiste en la conversión de todo-trans retinal primero en todo-trans retinol que es una forma de la vitamina A. Después, de todo- trans retinol se transforma en 11-cis retinol por la influencia de la enzima isomerasa; y, por último, el 11-cis retinol se convierte en 11- cis retinal que se combina con la escotopsina para formar nueva rodopsina. La vitamina A está presente tanto en el citoplasma de las bastones como en el epitelio pigmentario de la retina; en consecuencia, en condiciones normales siempre se encuentra disponible para formar nuevo retinal cuando se necesita por el contrario, cuando la cantidad de retinalen la retina resulta excesiva, el sobrante se convierte de nuevo en vitamina A, con lo que disminuye la cantidad de pigmento fotosensible de la retina. Esta interconversión entre el retinal y la vitamina A contribuye de modo especial a la adaptación a largo plazo de la retina a las diferentes intensidades de luz.
Fototransducción
Cuando la retina esta en condiciones de oscuridad, se encuentran abiertos una serie de canales iónicos a nivel de los segmentos externos de los fotorreceptores que permiten la entrada fundamentalmente de iones Sodio. Esta entrada de Sodio, despolariza parcialmente a los fotorreceptores, permitiendo la liberación de neurotransmisor a nivel de sus terminales sinápticos.
El transmisor liberado se supone que es Glutamato. Cuando la luz estimula a la molécula de rodopsina, se producen una sería de cambios que se presentan esquemáticamente en la imagen siguiente, que van a producir el cierre de los canales iónicos permeables al sodio.

Por tanto cesa la entrada de sodio y el fotorreceptor se hiperpolariza, con lo que deja de liberar el neurotransmisor.
La corriente que se produce durante las condiciones de oscuridad es debida en un 80% a la entrada de iones sodio, sin embargo el canal es también permeable a los iones calcio y magnesio. Además en oscuridad debe existir un mecanismo para eliminar tanto el calcio como el exceso de sodio. Este mecanismo parece ser que consiste en un intercambiador sodio/calcio a nivel de la membrana de los segmentos externo. El calcio, además tiene un importante papel en todo el proceso de la fototransducción, ya que aunque no participa directamente en la cascada de la fototransducción, mejora la capacidad de los bastones para recuperarse después de la iluminación, teniendo un importante papel regulador en los fenómenos de adaptación a las condiciones de luz/oscuridad
Fotoquímica de la visión en color por los conos
La composición química de los fotopigementos de los conos coincide casi por completo con la de la rodopsina de los bastones. La única diferencia reside en que las porciones proteicas, las opsinas, llamados fotopsinas en los conos, son ligeramente distintas de la ecotopsina de los bastones. La porción retinal de todos lo pigmentos visuales es exactamente la misma en los conos que en los bastones. Los pigmentos sensibles al color de los conos son, por tanto, combinaciones de retinal y fotopsinas.
Más adelante se pondrá de manifiesto que cada uno de los diferentes conos sólo posee uno de los tres tipos de pigmentos de color lo que determina la sensibilidad selectiva de los conos a colores distintos: azul, verde y rojo. Estos pigmentos de color se denominan respectivamente, pigmento sensible al azul, pigmento sensible al verde y pigmento sensible al rojo.


7.4 Visión a color


La luz está formada por radiaciones que cuando llegan al ojo producen sensaciones coloreadas diversas, según su longitud de onda, su intensidad, etc.
1.- Serie Cromática: Los colores visibles están contenidos en el espectro solar y ordenados según su longitud de onda, constituyendo la serie cromática de siete colores: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, índigo y violeta.
Cada color tiene unas características que lo individualizan, según su tono, brillo y pureza.
a) Tono son los diferentes colores que vemos diariamente, cada tono tiene su propia longitud de onda con nuevas propiedades
Rojo....................... 723 – 647 mm2
Amarillo.................. 585 – 575 “
Verde....................... 575 – 492 “
b) Luminosidad y brillo, cada tono tiene varias luminosidades para el observador, que depende de la intensidad de la radiación, si es muy grande resulta molesta para el ojo.
c) Saturación o pureza. Depende de la cantidad de blanco mezclada al color, cuanto menos blanco tenga será mas saturado o puro. La saturación se investiga con el espectroscopio.
2.- Mezclas o fusión de los colores. Mezcla se refiere a la de luces espectrales o discos rotatorios coloreados y no a la de pigmentos porque la de estos da lugar a reacciones diversas con nuevas propiedades.
Cuando las radiaciones que pertenecen a dos o más colores caen sobre un mismo punto de la retina producen una sensación diferente a la de cada uno por separado.
a) Colores primarios: rojo, verde y azul, porque sumados en ciertas proporciones dan la sensación de blanco o la de cualquier color del espectro.
b) Colores complementarios: se denomina así a dos colores diferentes cuyas luces mezcladas en proporción adecuada dan la sensación de blanco. Todos los colores del espectro tienen su complementario a excepción del verde:
Rojo -> Azul verdoso
Amarillo -> Azul índigo
Amarillo verdoso -> Violeta
c) Fusión de pares de colores no complementarios: La mezcla de dos colores del espectro separados por un intervalo menor que el de los complementarios crea un nuevo tono intermedio entre ambos.
Si los dos colores están mas alejados que los complementarios, se origina el púrpura. Este tono, no existe en el espectro, se obtiene mezclando el rojo y el violeta.
3.- Serie acromática. Se designa así al color blanco y al negro y a la serie intermedia de grises. La sensación de blanco deriva de la fusión de radiaciones en proporción adecuada. La de negro no esta tan claro; según algunos no es una sensación porque los cuerpos negros no reflejan la luz, se debería a la falta de estímulo en esa zona de la retina.
Las teorías sobre la visión de los colores deben de explicar los hechos señalados. La más aceptada es la siguiente:
Teoría de Young-Helmholtz. En los conos existirían tres sustancias químicas sensibles, una a la luz roja, otra a la verde y la tercera a la violeta. Esta sustancia se descompone y estimula ciertas fibras nerviosas que llevan sus impulsos a la corteza visual.
La sensación de rojo, verde o violeta se debería a la estimulación de la sustancia correspondiente por la luz; la de los otros colores del espectro y la del blanco, por la estimulación de los tres receptores en grado variable; la del negro, por la falta de estimulación.
Esta teoría explica bien algunos hechos:
a) la ceguera a un color, que se debería a la falta de la sustancia correspondiente;
b) la mezcla de colores, que se relacionaría con la estimulación de varias de ellas;
c) las posimágenes positivas, que se explicarían por la continuación de la descomposición de la sustancia al cesar el estímulo, o las negativas, que derivarían de la disminución de una sustancia y de la persistencia de las otras dos, que se excitarían con los colores restantes al mirar la superficie blanca.
Esta teoría tiene también algunas objeciones serias. Por ejemplo, no explica la visión del blanco y el gris en la periferia de la retina ni explica la visión del amarillo más allá de la zona del rojo y el verde, que son sus colores formadores. Finalmente no se comprende la ceguera total al color cuando hay visión conservada de los objetos.


7.5 Percepción


Es la impresión del mundo exterior alcanzada exclusivamente por medio de los sentidos. La percepción es una interpretación significativa de las sensaciones.
Limitando el estudio de las percepciones sólo al campo visual, diremos que, es la sensación interior de conocimiento aparente que resulta de un estímulo o impresión luminosa registrada en nuestros ojos.
El acto perceptivo, aunque cotidiano y realizado con automatismo, no es nada simple y tiene múltiples implicaciones, pues es evidente que el mundo real no es lo que percibimos por la visión, y por ello se precisa de una interpretación constante y convincente de las señales recibidas.
De la larga discusión sobre el origen de las percepciones mantenidas por los filósofos, unos mantienen el nativismo (reacción intuitiva e innata), y otros el empirismo (fruto del aprendizaje y acumulación de experiencias). Hay una tercera postura mantenida por los filósofos de la Gestalt, sugiriendo que, es producida por una realización característica y espontánea del sistema nervioso central, que pudiera llamarse "organización sensorial". Si bien los últimos experimentos llevados a cabo por Gibson y Walk, con su "risco visual", reafirma la tesis de una percepción innata del espacio, nosotros pensamos que el perceptor siempre establece - de modo inconsciente - un cuadro de comparaciones entre sus impresiones almacenadas por experiencias anteriores y las sensaciones presentes. Creemos que la percepción visual, al menos, requiere un aprendizaje que se va realizando durante toda la vida, aunque casi siempre de modo casual e inconsciente, por lo que sufre grandes alteraciones y condicionamientos del medio en que se ejercita.
En la percepción visual de las formas hay un acto óptico-físico que funciona mecánicamente de modo parecido en todos los hombres. Las diferencias fisiológicas de los órganos visuales apenas afectan al resultado de la percepción, y eso que, tamaño, separación, pigmentación y otras muchas características de los ojos, hacen captaciones diferenciadas de los modelos. Su mecánica funcional, inspeccionando por recorridos superficiales y profundos, rápidos o lentos, itinerarios libres y obligados, los intervalos del parpadeo o el descanso por el "barrido" de los ojos, producen una información prácticamente idéntica en todos los individuos de vista sana. Las diferencias empiezan con la interpretación de la información recibida; las desigualdades de cultura, educación, edad, memoria, inteligencia, y hasta el estado emocional, pueden alterar grandemente el resultado. Porque se trata de una lectura, de una interpretación inteligente de señales, cuyo código no está en los ojos sino en el cerebro. Estas formas o imágenes se "leen" a semejanza de un texto literario, unas fórmulas matemáticas o una partitura musical, y de igual manera tiene su aprendizaje, requiriendo una gramática que explique sus leyes y profundice el sentido de la lectura.
Sólo muy recientemente, y tal vez por la enorme profusión de imágenes que fabrica y consume el hombre actual, se está cayendo en la cuenta de lo incompleta que es la educación escolar para enfrentarse - con discernimiento racional y preparación técnica - a la continua información, y también manipulación visual, de nuestra época. El desprecio o abandono para abordar con rigor este campo, está produciendo retrasos irrecuperables en la utilización beneficiosa de los logros técnicos conseguidos en la confección y propagación de imágenes visuales.
El poco prestigio intelectual de este idioma frente a los clásicos empleados para las ciencias, la cultura y la comunicación, achacándosele superficialidad y teniéndolo como adorno y complemento ilustrativo, en vez de tomarlo como base de la futura civilización, produce estancamiento en su aprendizaje y lentitud en su investigación docente.
El empobrecimiento que se achaca a una educación por imágenes, es producto de un círculo vicioso que precisa romperse para seguir su curso en espiral. Dada la tendencia natural de la inteligencia para "significar", ésta agrupará y organizará cualquier señal recibida para que se parezca a algo ya conocido. Esta agrupación significante habrá de hacerla conforme a la experiencia (memoria), y conforme a una intención (voluntad), ello desemboca en que sólo se verá en la imagen aquello que se puede y se desea ver. La pobreza de una memoria sin imágenes significantes múltiples, y la falta de adiestramiento de una voluntad que busque nuevas intencionalidades de las formas, sólo puede producir lecturas superficiales y viciadas, poco aptas para descubrir la riqueza del peculiar idioma de las artes visuales.







REFERENCIAS
• http://www.windows2universe.org/physical_science/magneti/em_visible_light.html〈=sp
• http://www.tayabeixo.org/que_obs/ojo.htm
• http://mural.uv.es/retina/conos/pigmentos.htm
• http://mural.uv.es/retina/vision.htm
• http://personal.us.es/jcordero/PERCEPCION/Cap01.htm