jump to navigation

El ojo (y parte III) 10 diciembre 2010

Posted by José Ignacio Merino in Óptica, cuerpo humano.
trackback

¡Y por fin entramos en materia! Este es el tercer post dedicado al ojo y en él vamos a ver los mecanismos por los que vemos. Te recomiendo que leas antes el primero y el segundo.

Como dije en el primer post del ojo, en el fondo del ojo tenemos la retina, que no es más que un conjunto de detectores sobre los cuales incide la luz y que están conectados con el cerebro por el nervio óptico.

En la retina existen 2 tipos de detectores. Los primeros se llaman conos y son los encargados de detectar el color, existiendo 3 tipos de conos: los encargados de detectar el color rojo (conos tipo L), los encargados del azul (conos tipo S) y los del verde (conos tipo M). Es decir, tenemos 3 tipos de sensores especializados cada uno en exitarse ante la luz con una determinada frecuencia. El otro tipo de detectores son los bastones y sólo están especializados en un único tipo de luz.

Sensibilidad de cada cono a la longitud de onda (Fuente: Wikipedia)

En esta gráfica, podemos ver cómo detectan la luz de una determinada longitud de onda cada uno de los conos. Realmente no es que cada cono detecte una longitud de onda determinada, sino que lo hacen en un rango de estas y tienen un máximo de sensibilidad en los 437 nanómetro (conos de tipo S), 533 nanómetros (conos de tipo M) y 564 nanómetros (conos de tipo L).

Si a mi retina llega luz de color azul, excitará y mucho los conos de tipo S, y muy poco los conos de tipo M y L. Y al incidir en la retina luz de color rojo, excitará los conos de tipo M y L, pero estos últimos los excitará un poquito más que los primeros.

Antes comenté que los conos estaban especializados en el azul, el verde y el rojo. En el caso de los conos de tipo S, efectivamente tienen su máxima capacidad de excitación en el azul, los de tipo M, en el verde, pero los de tipo L no tiene la máxima respuesta en el rojo, sino en un color verde-amarillento. Sin embargo, como he explicado antes, cuando la luz roja incide en la retina, los conos de tipo L son excitados más fuertemente que los de tipo M. Por eso los conos de tipo L se dice que están especializados en detectar el rojo.

Ante esto cabría preguntarse ¿cuál es el color que mejor vemos? Quizás pienses que es el rojo porque es el que más te llama la atención, pero la respuesta correcta es un color verde-amarillento. Fíjate que hay 2 tipos de conos (L y M) que tienen una sensibilidad alta en ese color. Es decir, al ver un objeto verde-amarillento, son esos 2 tipos de conos los que mandan señales al cerebro muy fuertemente, por lo que ese color es percibido más intensamente.

Aunque el rojo es percibido por los conos L y M, la sensibilidad de este tipo de conos a ese color no es tan alta así que no mandan tanta señal al cerebro. Sin embargo luego es el cerebro el que decide que el color rojo le interesa más que cualquier otro color y de hecho es el que más te llama la atención. Esto posiblemente sea debido para que nuestro cerebro de animal sea capaz de detectar la sangre de una presa herida o en nosotros mismos. Ahora en la sociedad moderna esta fijación cerebral por el rojo es aprovechada para llamar la atención sobre unos labios femeninos o para que en una boda la novia deje de hablar a la amiga que lleve un vestido de ese color.

Bien, sabiendo esto ahora podemos responder a una sencilla pregunta. ¿En qué parte del arco iris está el color rosa? ¿y el lila? ¿y el color salmón? ¿y el color hueso?

Espectro Visible

Espectro Visible (con la longitud de onda expresada en nanómetros)

No hay más que echar un vistazo a la imagen anterior donde se muestra el espectro visible. Newton fue quien descubrió que la luz blanca se descomponía en los colores del arco iris y ese es justamente el espectro visible. ¿Echas en falta algún color?

En realidad los colores que he mencionado antes (hueso, salmón, lila, rosa, …) no se corresponden con ninguna longitud de onda en el espectro. Son la mezcla que hace nuestro cerebro de las señales de los 3 tipos de conos. Gracias a eso somos capaces de ver alrededor de  10 millones de colores, que son muchísimos más que los que podemos distinguir en el arco iris.

El rosa, por ejemplo, es una respuesta muy fuerte de los conos de tipo L (rojo) y algo más débil (pero no mucho más) de los de tipo S (azul) y M (verde). Es decir, me está llegando a la retina luz de color azul, verde y mucho de rojo y es esa sensación combinada en nuestro cerebro es a lo que llamamos “rosa”. Según sea la cantidad de luz roja veré el rosa más rojo o más claro. Pero no hace falta irse al rosa, el ejemplo más claro está en el color blanco, el cual es una gran cantidad de luz azul, de luz verde y de luz roja que llega a nuestra retina.

Como ves, gracias a este sistema podemos disfrutar de colores que sólo existen en nuestro cerebro. Blanco, lila, salmón, hueso, blanco roto, garbanzo, gris, gris marengo, melón, … todos esos colores únicamente existen en nuestra mente.

Supongo que ya sabrás (porque lo habrás leído por ahí o del colegio) que todo color se puede crear como una composición de los 3 colores básicos. En el colegio nos enseñaron que esos 3 colores básicos son el amarillo limón, el cian (que es un azul celeste) y el magenta (que es un rojo tirando algo a rosa). Sin embargo, si hemos leído algo sobre televisiones, veremos que se basan en el estándar RGB cuyos colores básicos son el Rojo (Red), Verde (Greeen) y Azul (Blue). De las siglas en inglés de esos colores surge el acrónimo RGB.

En realidad ambos son sistemas para generar colores, pero tan sólo que uno se usa para generar colores con pigmentos y el otro para generar colores con luces. Si yo uso el estándar RGB (que es el de las luces), el negro es la ausencia de colores y el blanco es la suma de todos ellos. Sin embargo si uso el estándar de pigmentos (amarillo limón, cian y magenta), la suma de todos ellos es el negro y la ausencia de ellos es el blanco. Justo al revés.

Bueno, en realidad si mezclo los 3 colores básicos de pigmentos no obtengo negro, sino un marrón oscuro. Creo que todos recordaremos esto de cuando lo hicimos en el colegio con temperas. Dado que es imposible conseguir un negro perfecto así, en ese caso se añade un pigmento específicamente negro para la ocasión. Así pues los colores básicos con pigmentos son el Cian (Cian), Magenta (Magenta), Amarillo Limón (Yellow) y Negro (blacK). De los nombres de esos colores en inglés surge el estándar CMYK, que es el usado en pinturas. Mientras que para la televisión o cualquier otro dispositivo que forma colores con luces tengo el estándar RGB. Ambos son equivalente, ambos son perfectamente válidos y existen fórmulas matemáticas para convertir un color de un estándar a otro.

En realidad con ambos sistemas nos están engañando usando la propiedad que un color puede ser creado por una combinación astuta de los otros excitando selectivamente cada tipo de cono en una forma justa. Gracias a eso puedo formar todo el espectro de colores que quiera excitando en una proporción exacta a cada tipo de cono de mi retina.

Como habrás podido ver, ninguno de los 2 estándares se corresponde con los colores que excitan al máximo a nuestros conos. En realidad son un convencionalismo pero que tiene toda una rama de estudio detrás de ella. Por ejemplo, la sensibilidad del ojo al color azul es 20 veces menor que a la del rojo o del verde, así que tendré que tener en cuenta esta y muchas más cosas para poder reproducir fielmente un color.

Como ves, es toda una ciencia la que se esconde detrás del color basada en provocar estímulos en nuestros conos que simulen en el cerebro las sensaciones de ese color.

También al leer esto ya también sabrás en qué consiste el Daltonismo: son personas que nacen con tan sólo 2 tipos de conos: detectores de azul y de rojo, o azul y verde o de verde y rojo. Bueno, en realidad no es que le falte ese tipo de cono, sino que no son capaces de producir el pigmento específico de ese tipo de cono. Y como podrás ver hay distintos tipo de daltonismo… todo depende del tipo de cono que les falte.

Test de Daltonismo

Test de daltonismo (algunos daltónicos no pueden ver el número insertado en la imagen). Fuente: Wikipedia

También se da el caso contrario al daltonismo y en vez de faltar conos le sobran. De hecho se ha comprobado que existe un 3% de la población femenina que tiene 4 tipos de conos y por tanto distinguen 4 colores (y no 3 como el resto de la gente). Esto es posible por un “defecto” genético en el cromosoma X que hace que el pigmento que forma el cono L (que detecta el rojo) se vea desplazado ligeramente en la longitud de onda máxima a la que se excita y esta caiga en el amarillo. Si eso se diese en un hombre símplemente vería el color rojo de una tonalidad algo distinta que el resto porque únicamente tiene un cromosoma X. Pero la mujer, al tener 2 cromosomas X, si en uno de ellos ese “defecto” está presente y no lo está en el otro, producirá los 2 tipos de pigmento a la vez y por tanto tendrá 2 tipos de conos L separados levemente entre sí en lo que a distinción de color se refiere.

¿Cómo ven este tipo de mujeres el mundo? Pues básicamente igual que el resto, puesto que la separación del pico máximo de excitación entre el cono L normal y el modificado no es muy grande. Pero sí que es lo suficiente para que donde la gente vería varias muestras de un único color, ellos podrían distinguir distintas tonalidades en cada una de las muestras. De hecho son capaces de distinguir 100 millones de colores cuando la gente normal tan sólo podemos distinguir 10 millones. ¿Quien sabe?, quizás puede que seas tu, amable lectora, la que tiene este “defecto”.

Curiosamente las mujeres no sólo tienen esa posibilidad de ver 4 colores, sino que además sufren en menor medida el daltonismo. Tan solo un 0.5% de la población mundial femenina es daltónica frente a un 7% de la masculina.

Por otro lado, si recuerdas, comenté que en la retina teníamos 2 tipos de detectores: los conos y los bastones. Ya hemos visto en qué consisten los conos: detectan el color gracias a que hay 3 tipos diferenciados. En cuanto a los bastones no hay varios tipos de bastones: sólo existe un único tipo que tiene su máximo de sensibilidad en un tono verde-azulado (en una longitud de onda de 500 nm) y es mucho más sensible que sus primos los conos. De hecho lo son tanto que son capaces incluso de detectar un único fotón, por lo que son usados únicamente en situaciones de baja luminosidad.

Por regla general vemos con los conos. En el día a día vemos un mundo lleno de colores que detectamos únicamente con los conos, pero cuando entramos en penumbra los conos sirven ya de muy poco por la baja sensibilidad que tienen y comenzamos a ver con los bastones. Ese es el motivo por el cual de noche todos los gatos son pardos: en situaciones de baja luz no distinguimos colores porque estamos usando los bastones y únicamente hay un único tipo de bastón.

Pero también existe una diferencia de localización entre conos y bastones. Los conos se reparte únicamente por una pequeña zona llamada fóvea. Los bastones se reparten principalmente fuera de la fóvea. De hecho hay únicamente 6 millones de conos en la retina frente a 130 millones de conos.

Pero echémosles un vistazo a la retina. Como ya te dije, el pupila es un agujero, no tenemos más que iluminarlo y mirar por él para obtener esta imagen:

Retina

La zona marcada a la izquierda es la Fóvea y se ve claramente cuál es su extensión porque esta ligeramente sombreada. Ahí tenemos los conos, es decir, es la única parte con la que detectamos el color. El resto de la retina únicamente es capaz de ver en blanco y negro.

Quizás no le veas mucho sentido, pero recuerda que los conos sirven únicamente en condiciones adecuadas de luminosidad y que en esas condiciones tenemos la pupila contraída. Es decir, ésta sólo deja pasar una pequeña haz de luz que se proyecta únicamente sobre la fóvea. Al estar en penumbra, la pupila se dilata y se abre para dejar pasar la mayor cantidad de luz posible que se reparte por toda la retina. Como ves sería inútil tener conos fuera de la fóvea pues esta zona únicamente se usa cuando la pupila se abre y esto sólo ocurre cuando hay poca luz, con lo que los conos sería inútiles en esas condiciones.

Una vez que ya sabes como funciona la visión, ¿cabe seguir diciendo que el ojo es el sistema óptico más perfecto jamás creado? Bueno, es uno muy bueno, pero la calidad de imagen dista mucho de ser la mejor. Y no hablo de un ojo con algún tipo de defecto como miopía, astigmatismo o hipermetropía, sino de un ojo sano. Es luego el cerebro quien tiene que ir corrigiendo los defectos que de la imagen que le llega.

Si aún sigues sin creer que el cerebro corrige los defectos propios de la visión, te daré la prueba definitiva. Fíjate en la imagen de la retina anterior. Hay un punto que es donde el nervio óptico entra en el ojo y lo hace por la retina. Es la zona más amarilla de todas marcada con un “optic nerve”. Es decir, justo en ese punto no vemos absolutamente nada puesto que no hay ni conos ni bastones. A esa zona se la conoce como “punto ciego” y hay una forma de que puedas notar su presencia.

Mira el dibujo con la cruz y el punto. Tápate el ojo derecho y con el izquierdo fija tu vista en la cruz de la pantalla. Acerca la cara lentamente a la pantalla sin dejar de poner atención en el punto pero con la mirada siempre fija en la cruz. Si haces esto, estarás viendo el punto por “el rabillo del ojo”. Verás que cuando estés más o menos a 15-20 cm de la pantalla (depende de la resolución de tu monitor) el punto simplemente desaparece. Al acercarte o alejarte un poco más volverá a aparecer de nuevo.

Eso es debido a que justo en esos 15-20 cm el punto cae justamente en tu punto ciego y por tanto tu ojo no puede verlo.

En condiciones normales tu ves con 2 ojos. Cada uno de ellos tiene un punto ciego en una zona: el del ojo derecho está a su derecha y el del ojo izquierdo está a su izquierda. De esta forma la zona que no ves con el punto ciego de un ojo la ves con el otro.

Pero cuando te tapas un ojo es imposible evitar el punto ciego. Para evitar ver una zona negra, el cerebro es el que se encarga de rellenar lo que hay ahí con lo que a él le parece. En este caso el ve un punto rodeado de una zona blanca. Cuando el punto deja de verse porque está enfocado en el punto ciego tu cerebro rellena esa parte con lo que le rodea: un espacio en blanco. Si haces este mismo experimento en una hoja cuadriculada, verías que el punto desaparece y queda la cuadrícula del papel, si el punto estuviese rodeado por un estampado verías que el punto desaparece y queda el estampado. Es decir, tu cerebro te engaña para que no notes que hay una gran zona de tu ojo por la que no ves absolutamente nada.

Y si te fijas no he entrado para nada en ilusiones ópticas ni demás trampas para engañar al cerebro.

¿Aún sigues creyendo que la imagen que te da el ojo es superior a la de cualquier cámara fotográfica de hoy en día?

About these ads

Comentarios»

No comments yet — be the first.

Deja un comentario

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s

Seguir

Recibe cada nueva publicación en tu buzón de correo electrónico.

%d personas les gusta esto: