Occhio e visione - Ipermercato della conoscenza. Fatti interessanti sugli occhi umani e sulla visione Come vede una persona: un punto di vista fisiologico

– queste sono finestre sul mondo e uno specchio della nostra anima. Ma quanto conosciamo i nostri occhi?

Sapevate quanto pesano i nostri occhi? O quante sfumature di grigio possiamo vedere?

Lo sapevi occhi marroni Sono questi occhi azzurri con uno strato marrone sopra?

Ecco alcuni fatti interessanti sugli occhi che ti sorprenderanno.

Colore degli occhi umani

2. Pupille degli occhi si espande del 45% quando guardiamo qualcuno che amiamo.

3. La cornea umana è così simile alla cornea dello squalo che quest'ultima viene utilizzata come sostituto della chirurgia oculare.

4. Tu non puoi starnutire con gli occhi aperti.

5. I nostri occhi possono distinguere 500 sfumature di grigio.

6. Ogni occhio contiene 107 milioni di cellule, e sono tutti sensibili alla luce.

7. Un rappresentante maschile su 12 è daltonico.

8. Occhio umano vede solo tre colori: rosso, blu e verde. I restanti colori sono una combinazione di questi colori.

9. Il diametro dei nostri occhi è di circa 2,5 cm e loro pesare circa 8 grammi.

La struttura dell'occhio umano

11. I tuoi occhi rimarranno sempre della stessa dimensione della nascita e le orecchie e il naso non smettono di crescere.

12. Solo 1/6 parte bulbo oculare visibile

13. In media, nel corso della vita noi vediamo circa 24 milioni di immagini diverse.

14. Le tue impronte digitali hanno 40 caratteristiche uniche, mentre la tua iride ne ha 256. Questo è il motivo per cui le scansioni della retina vengono utilizzate per scopi di sicurezza.

15. La gente dice "in un batter d'occhio" perché è il muscolo più veloce del corpo. Il battito di ciglia dura circa 100 - 150 millisecondi e tu puoi battere le palpebre 5 volte al secondo.

16. Gli occhi elaborano circa 36.000 informazioni ogni ora.

17. I nostri occhi concentrarsi su circa 50 cose al secondo.

18. I nostri occhi battono le palpebre in media 17 volte al minuto, 14.280 volte al giorno e 5,2 milioni di volte all'anno.

19. La durata ideale del contatto visivo con una persona che incontri per la prima volta è di 4 secondi. Questo è necessario per determinare quale colore degli occhi ha.

Cervello e occhi

21. Le immagini inviate al nostro cervello sono in realtà capovolte.

22. Occhi utilizzano circa il 65% delle risorse cerebrali. Questo è più di qualsiasi altra parte del corpo.

23. Gli occhi iniziarono a svilupparsi circa 550 milioni di anni fa. Più ad occhio nudo c'erano particelle di proteine ​​fotorecettrici negli animali unicellulari.

24. Ciascuno una ciglia vive per circa 5 mesi.

26. Gli occhi dei polpi non hanno un punto cieco; si sono evoluti separatamente dagli altri vertebrati.

27. Informazioni 10.000 anni fa tutte le persone avevano gli occhi marroni finché una persona che viveva nella regione del Mar Nero non sviluppò una mutazione genetica che portò alla comparsa degli occhi azzurri.

28. Le particelle contorte che appaiono nei tuoi occhi sono chiamate " galleggianti". Si tratta di ombre proiettate sulla retina da minuscoli filamenti di proteine ​​all'interno dell'occhio.

29. Se allaghi acqua fredda nell'orecchio di una persona, gli occhi si sposteranno verso l'orecchio opposto. Se allaghi acqua calda nell'orecchio, gli occhi si sposteranno nello stesso orecchio. Questo test, chiamato test calorico, viene utilizzato per determinare il danno cerebrale.

Segni di malattie degli occhi

31. La schizofrenia può essere rilevata con una precisione del 98,3% utilizzando un test convenzionale del movimento oculare.

32. Le persone e i cani sono gli unici a cercare segnali visivi negli occhi degli altri, e i cani lo fanno solo quando interagiscono con le persone.

33. Circa Il 2% delle donne ha una rara mutazione genetica, grazie al quale hanno un cono retinale aggiuntivo. Ciò consente loro di vedere 100 milioni di colori.

34. Johnny Depp è cieco all'occhio sinistro e miope a quello destro.

35. È stato segnalato un caso di gemelli siamesi provenienti dal Canada che condividono un talamo comune. Grazie a questo potevano ascoltare i pensieri degli altri e vedere attraverso gli occhi degli altri.

Fatti sugli occhi e sulla vista

37. Storia Ciclopeè apparso grazie ai popoli delle isole del Mediterraneo, che hanno scoperto i resti di elefanti nani estinti. I teschi degli elefanti erano due volte più grandi di quelli umani e la cavità nasale centrale veniva spesso scambiata per l'orbita oculare.

38. Gli astronauti non possono piangere nello spazio a causa della gravità. Le lacrime si raccolgono in piccole palline e iniziano a pizzicarti gli occhi.

39. I pirati usavano le bende per adattare rapidamente la tua visione all'ambiente sopra e sottocoperta. Pertanto, un occhio si è abituato alla luce intensa e l'altro alla luce fioca.

©Fernando Cortes

40. I lampi di luce che vedi nei tuoi occhi quando li strofini si chiamano "fosfene".

41. Ci sono colori che sono troppo complessi per l'occhio umano e si chiamano " colori impossibili".

42. Se metti due metà di palline da ping pong sugli occhi e guardi una luce rossa mentre ascolti una radio sintonizzata su statico, vedrai una luce brillante e complessa allucinazioni. Questo metodo si chiama Procedura Ganzfeld.

43. Vediamo certi colori perché questo è l'unico spettro di luce che passa attraverso l'acqua, l'area in cui sono apparsi i nostri occhi. Non c’era alcuna ragione evolutiva sulla terra per vedere uno spettro più ampio.

44. Gli astronauti della missione Apollo hanno riferito di aver visto lampi e strisce di luce quando chiudevano gli occhi. Successivamente si scoprì che ciò era causato dalla radiazione cosmica che irradiava le loro retine al di fuori della magnetosfera terrestre.

45. A volte le persone che soffrono di afachia, ovvero l'assenza di lenti, lo riferiscono vedere lo spettro ultravioletto della luce.

46. ​​​​Le api hanno i peli negli occhi. Aiutano a determinare la direzione del vento e la velocità di volo.

47. Circa il 65-85% dei gatti bianchi lo sono occhi azzurri- sordo.

48. Uno dei vigili del fuoco del disastro di Chernobyl aveva gli occhi che passavano dal marrone al blu a causa delle forti radiazioni ricevute. Morì due settimane dopo per avvelenamento da radiazioni.

© irina07 / Getty Images

49. Per tenere d'occhio i predatori notturni, molte specie di animali (anatre, delfini, iguane) dormire con un occhio aperto. Metà del loro emisfero cerebrale è addormentato mentre l’altro è sveglio.

50. A quasi il 100 per cento delle persone di età superiore ai 60 anni viene diagnosticata la malattia occhio dell'herpes all'apertura.

L'occhio umano è spesso citato come un esempio di straordinaria ingegneria naturale, ma a giudicare dal fatto che è una delle 40 varianti di dispositivi apparsi nel processo di evoluzione organismi diversi, dovremmo moderare il nostro antropocentrismo e ammetterlo intenzionalmente occhio umano non è qualcosa di perfetto.

È meglio iniziare la storia dell’occhio con un fotone. Un quanto di radiazione elettromagnetica vola lentamente direttamente negli occhi di un ignaro passante, che strizza gli occhi per un bagliore inaspettato proveniente dall’orologio di qualcuno.

La prima parte del sistema ottico dell'occhio è la cornea. Cambia la direzione della luce. Ciò è possibile grazie a una proprietà della luce come la rifrazione, che è anche responsabile dell'arcobaleno. La velocità della luce è costante nel vuoto: 300.000.000 m/s. Ma quando si passa da un mezzo all'altro (in questo caso, dall'aria all'occhio), la luce cambia velocità e direzione del movimento. L'aria ha un indice di rifrazione di 1.000293 e la cornea ha un indice di rifrazione di 1.376. Ciò significa che il raggio luminoso nella cornea rallenta di un fattore 1,376 e viene deviato più vicino al centro dell'occhio.

Uno dei modi preferiti per dividere i partigiani è puntare loro una lampada in faccia. Questo fa male per due ragioni. La luce intensa è una potente radiazione elettromagnetica: trilioni di fotoni attaccano la retina e le sue terminazioni nervose sono costrette a trasmettere un numero pazzesco di segnali al cervello. A causa del sovraccarico, i nervi, come i fili, si bruciano. Ciò costringe i muscoli dell’iride a contrarsi più forte che possono, cercando disperatamente di chiudere la pupilla e proteggere la retina.

E vola verso l'allievo. Tutto è semplice con esso: è un buco nell'iride. Utilizzando i muscoli circolari e radiali, l'iride può restringere e dilatare la pupilla di conseguenza, regolando la quantità di luce che entra nell'occhio, come il diaframma in una macchina fotografica. Il diametro della pupilla umana può variare da 1 a 8 mm a seconda dell'illuminazione.

Dopo aver attraversato la pupilla, il fotone colpisce la lente, la seconda lente responsabile della sua traiettoria. Il cristallino rifrange la luce più debole della cornea, ma è mobile. Il cristallino è sospeso sui muscoli ciliari, che ne modificano la curvatura, permettendoci così di mettere a fuoco oggetti a diverse distanze da noi.

La disabilità visiva è associata alla concentrazione. I più comuni sono la miopia e l'ipermetropia. In entrambi i casi l'immagine non viene messa a fuoco sulla retina, come dovrebbe, ma davanti ad essa (miopia) o dietro di essa (ipermetropia). La colpa è dell'occhio, poiché cambia forma da rotondo a ovale, e quindi la retina si allontana dal cristallino o si avvicina ad esso.

Dopo il cristallino, il fotone vola attraverso il corpo vitreo (gelatina trasparente - 2/3 del volume dell'intero occhio, il 99% è acqua) direttamente alla retina. Qui vengono rilevati i fotoni e i messaggi di arrivo vengono inviati lungo i nervi al cervello.

La retina è rivestita di cellule fotorecettrici: quando non c'è luce, producono sostanze speciali - neurotrasmettitori, ma non appena un fotone le colpisce, le cellule fotorecettrici smettono di produrle - e questo è un segnale al cervello. Esistono due tipi di queste cellule: i bastoncelli, che sono più sensibili alla luce, e i coni, che sono più bravi a rilevare il movimento. Abbiamo circa cento milioni di bastoncelli e altri 6-7 milioni di coni, in totale più di cento milioni di elementi fotosensibili - ovvero più di 100 megapixel, che nessun "Hassel" potrebbe mai sognare.

Il punto cieco è un punto di svolta in cui non ci sono cellule sensibili alla luce. È piuttosto grande: 1-2 mm di diametro. Fortunatamente, lo abbiamo visione binoculare e c'è un cervello che combina due immagini con macchie in una normale.

Al momento della trasmissione del segnale, nell'occhio umano sorge un problema con la logica. Molto più coerente in questo senso è il polpo residente sottomarino, che non ha particolarmente bisogno della vista. Nei polpi il fotone colpisce prima lo strato di coni e bastoncelli della retina, subito dietro il quale attende uno strato di neuroni che trasmette il segnale al cervello. Negli esseri umani, la luce prima attraversa gli strati di neuroni e solo dopo colpisce i fotorecettori. Per questo motivo nell'occhio c'è una prima macchia: un punto cieco.

La seconda macchia è gialla, questa è l'area centrale della retina direttamente di fronte alla pupilla, appena sopra il nervo ottico. L'occhio vede meglio in questo luogo: la concentrazione di cellule fotosensibili qui è notevolmente aumentata, quindi la nostra visione al centro del campo visivo è molto più nitida di quella periferica.

L'immagine sulla retina è invertita. Il cervello sa interpretare correttamente l'immagine e ripristina l'immagine originale da quella invertita. I bambini vedono tutto sottosopra per i primi due giorni mentre il loro cervello installa Photoshop. Se indossiamo occhiali che invertono l'immagine (questo fu fatto per la prima volta nel 1896), dopo un paio di giorni il nostro cervello imparerà a interpretare correttamente un'immagine così invertita.

La struttura dell'occhio umano ricorda una macchina fotografica. Il cristallino è costituito dalla cornea, dal cristallino e dalla pupilla, che rifrangono i raggi luminosi e li focalizzano sulla retina. L'obiettivo può modificare la sua curvatura e funziona come la messa a fuoco automatica di una fotocamera: si regola istantaneamente buona visione vicino o lontano. La retina, come una pellicola fotografica, cattura l'immagine e la invia sotto forma di segnali al cervello, dove viene analizzata.

1 -allievo, 2 -cornea, 3 -iris, 4 -lente, 5 -corpo ciliare, 6 -retina, 7 -coroide, 8 -nervo ottico , 9 -vasi sanguigni dell'occhio, 10 -muscoli oculari, 11 -sclera, 12 -vitreo.

La complessa struttura del bulbo oculare lo rende molto sensibile a varie lesioni, disturbi metabolici e malattie.

Oftalmologi del portale "Tutto sulla vista" in un linguaggio semplice ha descritto la struttura dell'occhio umano, offrendoti un'opportunità unica di familiarizzare visivamente con la sua anatomia.

La struttura delle principali strutture dell'occhio

L'idratazione costante dell'intera superficie del bulbo oculare è assicurata dalle ghiandole lacrimali, che assicurano un'adeguata produzione di lacrime, formando un sottile film lacrimale protettivo, e il deflusso delle lacrime avviene attraverso appositi dotti lacrimali.

Lo strato più esterno dell'occhio è la congiuntiva. È sottile e trasparente e riveste anche la superficie interna delle palpebre, garantendo un facile scorrimento quando il bulbo oculare si muove e le palpebre lampeggiano.
Lo strato “bianco” esterno dell'occhio, la sclera, è il più spesso dei tre strati dell'occhio, protegge le strutture interne e mantiene il tono del bulbo oculare.

La membrana sclerale al centro della superficie anteriore del bulbo oculare diventa trasparente e ha l'aspetto di un vetro di orologio convesso. Questa parte trasparente della sclera è chiamata cornea, che è molto sensibile a causa della presenza di molti terminazioni nervose. La trasparenza della cornea consente alla luce di penetrare nell'occhio e la sua sfericità garantisce la rifrazione dei raggi luminosi. La zona di transizione tra la sclera e la cornea è chiamata limbus. Questa zona contiene cellule staminali che assicurano la costante rigenerazione delle cellule negli strati esterni della cornea.

Conchiglia successiva- vascolare. Riveste la sclera dall'interno. Dal nome è chiaro che fornisce sangue e nutrimento alle strutture intraoculari e mantiene anche il tono del bulbo oculare. La coroide è costituita dalla coroide stessa, che è in stretto contatto con la sclera e la retina, e da strutture come il corpo ciliare e l'iride, che si trovano nella parte anteriore del bulbo oculare. Contengono molto vasi sanguigni e nervi.

Il corpo ciliare fa parte della coroide ed è un complesso organo neuro-endocrino-muscolare che svolge un ruolo importante nella produzione del fluido intraoculare e nel processo di accomodazione.

Il colore dell'iride determina il colore degli occhi di una persona. A seconda della quantità di pigmento nel suo strato esterno, il colore varia dal blu pallido o verdastro al marrone scuro. Al centro dell'iride c'è un foro: la pupilla, attraverso il quale la luce entra nell'occhio. È importante notare che l'afflusso di sangue e l'innervazione della coroide e dell'iride con il corpo ciliare sono diversi, il che si riflette nel quadro clinico delle malattie di una struttura generalmente unificata come la coroide.

Lo spazio tra la cornea e l'iride è la camera anteriore dell'occhio, e l'angolo formato dalla periferia della cornea e dell'iride è chiamato angolo della camera anteriore. Attraverso questo angolo, il deflusso del fluido intraoculare avviene attraverso uno speciale e complesso sistema di drenaggio nelle vene dell'occhio. Dietro l'iride c'è il cristallino, che si trova davanti al corpo vitreo. Ha la forma di una lente biconvessa ed è ben fissata da numerosi legamenti sottili ai processi del corpo ciliare.

Lo spazio in mezzo superficie posteriore iride, corpo ciliare e superficie anteriore del cristallino e vitreo chiamata camera posteriore dell'occhio. Le camere anteriore e posteriore sono piene di fluido intraoculare incolore o umore acqueo, che circola costantemente nell'occhio e lava la cornea e il cristallino, nutrendoli, poiché queste strutture oculari non hanno vasi propri.

La membrana più interna, più sottile e più importante per l'atto visivo è la retina. È un multistrato altamente differenziato tessuto nervoso quali linee coroide nella sua regione posteriore. Le fibre del nervo ottico hanno origine dalla retina. Trasporta tutte le informazioni ricevute dall'occhio sotto forma di impulsi nervosi attraverso un complesso percorso visivo fino al nostro cervello, dove vengono trasformate, analizzate e percepite come realtà oggettiva. È la retina che alla fine riceve o non riceve l'immagine e, a seconda di ciò, vediamo gli oggetti in modo chiaro o poco chiaro. La parte più sensibile e sottile della retina è la regione centrale: la macula. È la macula che fornisce la nostra visione centrale.

La cavità del bulbo oculare è piena di una sostanza trasparente, un po' gelatinosa: il corpo vitreo. Mantiene la densità del bulbo oculare e si inserisce nel guscio interno, la retina, fissandolo.

Sistema ottico dell'occhio

• La cornea rifrange i raggi luminosi più di ogni altra struttura, passando poi attraverso la pupilla, che funge da diaframma. In senso figurato, proprio come in una buona macchina fotografica, il diaframma regola il flusso dei raggi luminosi e, a seconda della lunghezza focale, consente di ottenere un'immagine di alta qualità, così funziona la pupilla nei nostri occhi.
• Inoltre, la lente rifrange e trasmette i raggi luminosi alla struttura che riceve la luce, la retina, una sorta di pellicola fotografica.
• Liquido camere oculari e il corpo vitreo hanno anche proprietà di rifrazione della luce, ma non così significative. Tuttavia, lo stato del corpo vitreo, il grado di trasparenza umore acqueo camere oculari, la presenza di sangue o di altre miodesopsie al loro interno può anche influenzare la qualità della nostra vista.
• Normalmente i raggi luminosi, dopo aver attraversato tutti i mezzi ottici trasparenti, vengono rifratti in modo tale che quando colpiscono la retina formano un'immagine ridotta, invertita, ma reale.

Pertanto, l'occhio è molto complesso e sorprendente. Compromissione della condizione o dell'afflusso di sangue, qualsiasi elemento strutturale gli occhi possono avere un impatto negativo sulla qualità della vista.

Ragazzi, mettiamo l'anima nel sito. Grazie per questo
che stai scoprendo questa bellezza. Grazie per l'ispirazione e la pelle d'oca.
Unisciti a noi su Facebook E In contatto con

Siamo abituati a sforzare senza pietà la vista mentre siamo seduti davanti ai monitor. E poche persone pensano che in realtà si tratti di un organo unico, di cui anche la scienza non sa ancora tutto.

sito web offre a tutti impiegati pensa più spesso allo stato della tua vista e almeno qualche volta fai esercizi per gli occhi.

• Le pupille degli occhi si dilatano quasi della metà quando guardiamo la persona che amiamo.
• La cornea umana è così simile alla cornea dello squalo che quest'ultima viene utilizzata come sostituto nella chirurgia oculare.
• Ogni occhio contiene 107 milioni di cellule, tutte sensibili alla luce.
• Un rappresentante maschile su 12 è daltonico.
• L'occhio umano è in grado di percepire solo tre parti dello spettro: rosso, blu e giallo. I restanti colori sono una combinazione di questi colori.
• I nostri occhi hanno un diametro di circa 2,5 cm e pesano circa 8 grammi.
• È visibile solo 1/6 del bulbo oculare.
• In media, vediamo circa 24 milioni di immagini diverse nel corso della nostra vita.
• Le tue impronte digitali hanno 40 caratteristiche uniche, mentre la tua iride ne ha 256. Questo è il motivo per cui le scansioni della retina vengono utilizzate per scopi di sicurezza.
• La gente dice "in un batter d'occhio" perché è il muscolo più veloce del corpo. Il lampeggio dura circa 100 - 150 millisecondi e puoi battere le palpebre 5 volte al secondo.
• Gli occhi trasmettono ogni ora un'enorme quantità di informazioni al cervello. Larghezza di banda Questo canale è paragonabile ai canali dei provider Internet in una grande città.
• Gli occhi marroni sono in realtà blu sotto il pigmento marrone. Esiste persino una procedura laser che può far diventare blu gli occhi marroni per sempre.
• I nostri occhi si concentrano su circa 50 cose al secondo.
• Le immagini che vengono inviate al nostro cervello sono in realtà capovolte.
• Gli occhi caricano il cervello di lavoro più di qualsiasi altra parte del corpo.
• Ogni ciglia vive per circa 5 mesi.
• I Maya trovavano attraente lo strabismo e cercavano di assicurarsi che i loro figli lo fossero.
• Circa 10.000 anni fa, tutte le persone avevano gli occhi marroni, finché una persona che viveva nella regione del Mar Nero non sviluppò una mutazione genetica che diede come risultato gli occhi azzurri.
• Se in una foto con il flash hai solo un occhio rosso, è possibile che tu abbia un tumore agli occhi (se entrambi gli occhi guardano nella stessa direzione verso la fotocamera). Fortunatamente, il tasso di guarigione è del 95%.
• La schizofrenia può essere rilevata con una precisione del 98,3% utilizzando un test convenzionale del movimento oculare.
• Gli esseri umani e i cani sono gli unici a cercare segnali visivi negli occhi degli altri, e i cani lo fanno solo quando interagiscono con gli umani.
• Circa il 2% delle donne ha una rara mutazione genetica che fa sì che abbiano una retina conica in più. Ciò consente loro di vedere 100 milioni di colori.
• Johnny Depp è cieco all'occhio sinistro e miope a quello destro.
• È stato segnalato un caso di gemelli siamesi provenienti dal Canada che condividono un talamo. Grazie a questo, potevano sentire i pensieri dell'altro e vedere attraverso gli occhi dell'altro.
• L'occhio umano può eseguire movimenti fluidi (non a scatti) solo se segue un oggetto in movimento.
• La storia dei Ciclopi deriva dai popoli delle isole del Mediterraneo che scoprirono i resti di elefanti pigmei estinti. I teschi degli elefanti erano due volte più grandi di quelli umani e la cavità nasale centrale veniva spesso scambiata per l'orbita oculare.
• Gli astronauti non possono piangere nello spazio a causa della gravità. Le lacrime si raccolgono in piccole palline e iniziano a pizzicarti gli occhi.
• I pirati usavano le bende per adattare rapidamente la loro visione all'ambiente sopra e sottocoperta. Pertanto, un occhio si è abituato alla luce intensa e l'altro alla luce fioca.
• Ci sono colori troppo “complessi” per l’occhio umano, vengono chiamati “colori impossibili”.
• Vediamo determinati colori perché questo è l'unico spettro di luce che attraversa l'acqua, la zona da cui hanno origine i nostri occhi. Non c’era alcuna ragione evolutiva sulla terra per vedere uno spettro più ampio.
• Gli occhi iniziarono a svilupparsi circa 550 milioni di anni fa. L'occhio più semplice era costituito da particelle di proteine ​​fotorecettrici negli animali unicellulari.
• A volte le persone affette da afachia, ovvero l’assenza di un cristallino, riferiscono di vedere la luce ultravioletta.
• Le api hanno i peli negli occhi. Aiutano a determinare la direzione del vento e la velocità di volo.
• Gli astronauti della missione Apollo hanno riferito di aver visto lampi e strisce di luce quando chiudevano gli occhi. Successivamente si scoprì che ciò era causato dalla radiazione cosmica che irradiava le loro retine al di fuori della magnetosfera terrestre.
• Noi “vediamo” con il nostro cervello, non con i nostri occhi. Immagini sfocate e di scarsa qualità sono una malattia degli occhi, poiché il sensore riceve l'immagine distorta. Quindi il cervello imporrà le sue distorsioni e le sue “zone morte”.
• Circa il 65-85% dei gatti bianchi con gli occhi azzurri sono sordi.

Dalla visione di galassie lontane anni luce alla percezione di colori invisibili, Adam Hadhazy della BBC spiega perché i tuoi occhi possono fare cose incredibili. Dai un'occhiata in giro. Cosa vedi? Tutti questi colori, muri, finestre, tutto sembra ovvio, come se qui dovesse essere così. L'idea che tutto questo lo vediamo grazie a particelle di luce - i fotoni - che rimbalzano su questi oggetti ed entrano nei nostri occhi sembra incredibile.

Questo bombardamento di fotoni viene assorbito da circa 126 milioni di cellule sensibili alla luce. Diverse direzioni ed energie dei fotoni vengono trasmesse al nostro cervello forme diverse, colori, luminosità, riempiendo di immagini il nostro mondo multicolore.

La nostra straordinaria visione presenta ovviamente una serie di limiti. Non possiamo vedere le onde radio provenienti dai nostri dispositivi elettronici, non possiamo vedere i batteri che abbiamo sotto il naso. Ma con i progressi della fisica e della biologia, possiamo identificare i limiti fondamentali della visione naturale. "Tutto ciò che puoi discernere ha una soglia, soprattutto basso livello, sopra e sotto i quali non puoi vedere”, afferma Michael Landy, professore di neuroscienze alla New York University.

Il motivo per cui vediamo il viola e non il marrone dipende dall'energia, o lunghezza d'onda, dei fotoni che colpiscono la retina, situata nella parte posteriore dei nostri bulbi oculari. Esistono due tipi di fotorecettori, bastoncelli e coni. I coni sono responsabili del colore, mentre i bastoncelli ci permettono di vedere sfumature di grigio in condizioni di scarsa illuminazione, come di notte. Le opsine, o molecole di pigmento, nelle cellule della retina assorbono l'energia elettromagnetica dai fotoni incidenti, generando impulso elettrico. Questo segnale viaggia attraverso il nervo ottico fino al cervello, dove nasce la percezione cosciente dei colori e delle immagini.

Abbiamo tre tipi di coni e corrispondenti opsine, ciascuno dei quali è sensibile ai fotoni di una specifica lunghezza d'onda. Questi coni sono designati S, M e L (rispettivamente lunghezze d'onda corte, medie e lunghe). Onde corte li percepiamo come blu, quelli lunghi come rossi. Le lunghezze d'onda intermedie e le loro combinazioni diventano un arcobaleno completo. “Tutta la luce che vediamo, tranne quella creata artificialmente utilizzando prismi o dispositivi intelligenti come i laser, è una miscela lunghezze diverse onde, dice Landy."

Di tutte le possibili lunghezze d'onda di un fotone, i nostri coni rilevano una piccola banda compresa tra 380 e 720 nanometri, ciò che chiamiamo spettro visibile. Oltre il nostro spettro percettivo ci sono lo spettro infrarosso e quello radio, quest'ultimo avente una lunghezza d'onda che va da un millimetro a un chilometro.

Sebbene la maggior parte di noi sia limitata allo spettro visibile, le persone affette da afachia (mancanza di lenti) possono vedere nello spettro ultravioletto. L'afachia viene solitamente creata a causa di asportazione chirurgica cataratta o difetti di nascita. Normalmente, la lente blocca la luce ultravioletta, quindi senza di essa le persone possono vedere oltre lo spettro visibile e percepire lunghezze d'onda fino a 300 nanometri in una tinta bluastra.

Uno studio del 2014 ha scoperto che, relativamente parlando, tutti possiamo vedere i fotoni infrarossi. Se due fotoni infrarossi colpiscono accidentalmente una cellula della retina quasi simultaneamente, la loro energia si combina, convertendo la loro lunghezza d'onda da invisibile (diciamo, 1000 nanometri) a visibile 500 nanometri (un colore verde freddo per la maggior parte degli occhi).

Un occhio umano sano ha tre tipi di coni, ognuno dei quali può distinguere circa 100 diverse sfumature di colore, quindi la maggior parte dei ricercatori concorda sul fatto che i nostri occhi possono distinguere circa un milione di sfumature in totale. Tuttavia, la percezione del colore è un’abilità abbastanza soggettiva che varia da persona a persona, rendendo difficile stabilire numeri esatti.

"È piuttosto difficile quantificarlo in numeri", afferma Kimberly Jamison, ricercatrice presso l'Università della California, Irvine. "Ciò che vede una persona può essere solo una parte dei colori che vede un'altra persona."

Quanti fotoni minimi dobbiamo vedere?

Affinché la visione dei colori funzioni, i coni in genere necessitano di molta più luce rispetto ai bastoncelli. Pertanto, in condizioni di scarsa illuminazione, il colore "svanisce" mentre i bastoncini monocromatici vengono alla ribalta.

In condizioni di laboratorio ideali e nelle aree della retina dove i bastoncelli sono in gran parte assenti, i coni possono essere attivati ​​solo da una manciata di fotoni. Tuttavia, gli stick funzionano meglio in condizioni di luce diffusa. Come hanno dimostrato gli esperimenti degli anni ’40, un quanto di luce è sufficiente per attirare la nostra attenzione. "Le persone possono rispondere a un singolo fotone", afferma Brian Wandell, professore di psicologia e ingegneria elettrica a Stanford. "Non ha senso essere ancora più sensibili."

Gli scienziati hanno quindi proiettato una luce blu-verde davanti ai volti dei soggetti. Ad un livello superiore alla possibilità statistica, i partecipanti sono stati in grado di rilevare la luce quando i primi 54 fotoni hanno raggiunto i loro occhi.

Dopo aver compensato la perdita di fotoni attraverso l'assorbimento da parte di altre componenti dell'occhio, gli scienziati hanno scoperto che cinque fotoni attivavano cinque bastoncelli separati che davano ai partecipanti la sensazione della luce.

Qual è il limite della cosa più piccola e più lontana che possiamo vedere?

Questo fatto potrebbe sorprenderti: non esiste alcun limite intrinseco alla cosa più piccola o più lontana che possiamo vedere. Finché oggetti di qualsiasi dimensione, a qualsiasi distanza, trasmettono fotoni alle cellule della retina, possiamo vederli.

"Tutto ciò che interessa all'occhio è la quantità di luce che colpisce l'occhio", afferma Landy. - Numero totale di fotoni. Puoi rendere la fonte di luce ridicolmente piccola e distante, ma se emette fotoni potenti, la vedrai."

Ad esempio, la credenza popolare dice che in una notte buia e limpida possiamo vedere la luce di una candela da una distanza di 48 chilometri. In pratica, ovviamente, i nostri occhi saranno semplicemente bagnati di fotoni, quindi i quanti di luce che vagano da grandi distanze si perderanno semplicemente in questo caos. "Quando aumenti l'intensità dello sfondo, la quantità di luce necessaria per vedere qualcosa aumenta", afferma Landy.

Tutte le singole stelle che vediamo nel cielo notturno si trovano nella nostra galassia - . L'oggetto più distante che possiamo vedere ad occhio nudo si trova al di fuori della nostra galassia: la Galassia di Andromeda, situata a 2,5 milioni di anni luce di distanza. (Sebbene questo sia controverso, alcuni individui affermano di poter vedere la Galassia del Triangolo in un cielo notturno estremamente buio, e che è a tre milioni di anni luce di distanza, devi solo credergli sulla parola).

I trilioni di stelle nella galassia di Andromeda, data la sua distanza, si confondono in una zona di cielo vaga e luminosa. Eppure le sue dimensioni sono colossali. In termini di dimensioni apparenti, anche se dista quintilioni di chilometri, questa galassia è sei volte più ampia Luna piena. Tuttavia, ai nostri occhi arrivano così pochi fotoni che questo mostro celeste è quasi invisibile.

Quanto può essere nitida la vista?

Perché non riusciamo a distinguere le singole stelle nella Galassia di Andromeda? I limiti della nostra risoluzione visiva, o acuità visiva, impongono le loro limitazioni. L'acuità visiva è la capacità di distinguere dettagli come punti o linee separatamente gli uni dagli altri in modo che non si confondano insieme. Possiamo quindi pensare ai limiti della visione come al numero di “punti” che possiamo distinguere.

In teoria, la ricerca ha dimostrato che il meglio che possiamo vedere è di circa 120 pixel per grado di arco, un'unità di misura angolare. Puoi pensarla come una scacchiera in bianco e nero 60 x 60 che si adatta all'unghia di una mano tesa. "È lo schema più chiaro che puoi vedere", dice Landy.

Un test della vista, come un grafico con lettere minuscole, segue gli stessi principi. Questi stessi limiti di acutezza spiegano perché non possiamo distinguere e concentrarci su un punto debole cellula biologica diversi micrometri di larghezza.

Ma non cancellarti. Un milione di colori, singoli fotoni, mondi galattici distanti quantilioni di chilometri: niente male per una bolla di gelatina nelle nostre orbite collegata a una spugna di 1,4 kg nel nostro cranio.