Πώς λειτουργεί η αίσθηση της όρασης;

Η εμπειρία της όρασης αρχίζει όταν τα φωτόνια από τον κόσμο χτύπησαν το φακό του ματιού μας και επικεντρώνονται σε ένα μικρό κομμάτι φωτοϋπολογιστικών κυττάρων σε ένα τμήμα του ματιού που ονομάζεται αμφιβληστροειδώς.Αυτά τα κύτταρα έρχονται σε δύο τύπους - ράβδοι και κώνους.Οι κώνοι είναι για την ανίχνευση χρώματος, που λειτουργούν καλά σε έντονο φως και οι ράβδοι είναι πιο ευαίσθητες αλλά και χρωστικές ουσίες.Οι άνθρωποι έχουν περίπου 125 εκατομμύρια κύτταρα ράβδων και 6 εκατομμύρια κύτταρα κώνου.Ορισμένα είδη έχουν πολλές άλλες ράβδους, ειδικά εκείνες που είναι προσαρμοσμένες στη ζωή τη νύχτα.Ορισμένες κουκουβάγιες έχουν νυχτερινή όραση 100 φορές πιο οξύ από το ότι το θέαμα στο οποίο είμαστε συνηθισμένοι.Όλα αυτά τα κύτταρα περιέχουν φωτοϋπολογιστικές πρωτεΐνες με διάφορα μόρια χρωστικής ουσίας.Στις ράβδους αυτά ονομάζονται ροδοψίνη.Στους κώνους, μπορούν να βρεθούν διάφορες χρωστικές, επιτρέποντας στο μάτι να διακρίνει μεταξύ διαφορετικών χρωμάτων.Όταν το φως που σχετίζεται με την χρωστική ουσία επηρεάζει το κύτταρο φωτοϋποδοχέα, στέλνει ένα σήμα κάτω από την οπτική ίνα, διαφορετικά δεν το κάνει.Τα κύτταρα φωτοϋποδοχέα και η ικανότητα της όρασης είναι εξαιρετικά παλιές εξελικτικές καινοτομίες, που χρονολογούνται από την περίοδο Cambrian πριν από 540 εκατομμύρια χρόνια πριν.

Υπάρχουν δύο αξιοσημείωτα δομικά χαρακτηριστικά του ανθρώπινου αμφιβληστροειδούς.Η πρώτη είναι η φούντα, μια εξαιρετικά συμπυκνωμένη περιοχή των κυττάρων φωτοϋποδοχέα που βρίσκονται στο κέντρο του αμφιβληστροειδούς.Η κυτταρική πυκνότητα εδώ είναι αρκετές φορές μεγαλύτερη από ό, τι στην περιφέρεια, εξηγώντας γιατί όταν κοιτάζουμε άμεσα κάτι είναι πολύ πιο ξεκάθαρο από το να το κοιτάξουμε μέσα από τη γωνία του ματιού μας.

Το Fovea είναι επίσης υπεύθυνος για τις προσαρμογές συμπεριφοράς που μας προκαλούν να γυρίσουμε γρήγορα τα κεφάλια μας και να κοιτάξουμε κάτι αν μας εκπλήσσει.Εάν η φούντα δεν υπήρχε και η πυκνότητα των φωτοϋποδοχέα ήταν ομοιόμορφη σε όλη την επιφάνεια του αμφιβληστροειδούς, δεν θα χρειαζόταν να το κάνουμε αυτό - θα χρειαζόταν μόνο να μετατρέψουμε το κεφάλι μας ελαφρώς έτσι ώστε το γεγονός να έπεσε τουλάχιστον στο οπτικό μας πεδίο.Η περιοχή Foveal είναι ένα σχετικά μικρό τμήμα του οπτικού πεδίου, περίπου 10 μοίρες πλάτος.

Το δεύτερο αξιοσημείωτο δομικό χαρακτηριστικό στον αμφιβληστροειδή είναι το τυφλό σημείο μας.Αυτό είναι όπου η οπτική ίνα συνδέεται με το πίσω μέρος του αμφιβληστροειδούς για να πάρει οπτικές πληροφορίες, αποκλείοντας την ύπαρξη φωτοϋποδοχείς σε ένα μικρό σημείο.Οι εγκέφαλοί μας συμπληρώνουν αυτόματα τα τυφλά σημεία μας για εμάς, αλλά διάφορες οπτικές ασκήσεις μπορούν να αποδείξουν ότι είναι εκεί.

Μόλις το φως μετατραπεί σε ηλεκτρικές παρορμήσεις και αποστέλλεται κάτω από την οπτική ίνα, πηγαίνει μέχρι το πίσω μέρος του εγκεφάλου (μετάΚάνοντας μερικές στάσεις), όπου βρίσκεται ο οπτικός φλοιός.Στον οπτικό φλοιό, μια ιεραρχία των κυττάρων ανιχνευτών απομονώνει χρήσιμες κανονικότητες στα οπτικά δεδομένα, απορρίπτοντας περιττές πληροφορίες.Ένα στρώμα κυττάρων ανιχνεύει πράγματα όπως γραμμές και καμπύλες.

Ένα υψηλότερο στρώμα θα ανιχνεύει κανονικότητες όπως η κίνηση και τα 3D σχήματα.Το υψηλότερο στρώμα είναι εκεί όπου εμφανίζονται τα γενικά σύμβολα, υπεύθυνα για τη συνειδητή εμπειρία της όρασης υπό κανονικές συνθήκες.Ο οπτικός φλοιός είναι από τις καλύτερες κατανοητές όλων των περιοχών του εγκεφάλου, με μια ογκώδη βιβλιογραφία νευροεπιστημών.