Jak działa zmysł wzroku?
Doświadczenie wzroku zaczyna się, gdy fotony ze świata uderzają w soczewkę naszego oka i skupiają się na niewielkiej plamce komórek fotorecepcyjnych w części oka zwanej siatkówką. Komórki te występują w dwóch rodzajach - prętach i stożkach. Stożki służą do wykrywania kolorów, działają dobrze w jasnym świetle, a pręty są bardziej czułe, ale także ślepe na kolory. Ludzie mają około 125 milionów komórek pręcikowych i 6 milionów komórek stożkowych. Niektóre gatunki mają o wiele więcej wędek, zwłaszcza tych przystosowanych do życia w nocy. Niektóre sowy mają widzenie w nocy 100 razy ostrzejsze niż ten widok, do którego jesteśmy przyzwyczajeni.
Pręty i stożki wykonują funkcję zwaną fototransdukcją, co oznacza po prostu przekształcanie przychodzącego światła w sygnały elektryczne wysyłane do mózgu, umożliwiając wzrok. Wszystkie te komórki zawierają białka światłoczułe z różnymi cząsteczkami pigmentu. W wędkach nazywane są rodopsyną. W szyszkach można znaleźć różne pigmenty, dzięki czemu oko może rozróżnić różne kolory. Kiedy światło związane z pigmentem pada na ogniwo fotoreceptorowe, wysyła sygnał w dół światłowodu, w przeciwnym razie nie. Komórki fotoreceptorów i zdolność widzenia są niezwykle starymi ewolucyjnymi innowacjami, datowanymi na okres kambryjski ponad 540 milionów lat temu.
Istnieją dwie godne uwagi cechy strukturalne ludzkiej siatkówki. Pierwszym z nich jest fovea, wysoce skondensowany obszar komórek fotoreceptorowych znajdujących się w środku siatkówki. Gęstość komórek tutaj jest kilkakrotnie większa niż na peryferiach, co wyjaśnia, dlaczego kiedy patrzymy bezpośrednio na coś, jest to znacznie wyraźniejsze niż patrzenie na to kątem oka.
Fovea jest również odpowiedzialna za adaptacje behawioralne, które prowokują nas do szybkiego odwrócenia głowy i wpatrywania się w coś, jeśli nas zaskoczy. Gdyby fovea nie istniała, a gęstość fotoreceptorów była równomierna na powierzchni siatkówki, nie musielibyśmy tego robić - musielibyśmy tylko lekko obrócić głowę, aby zdarzenie przynajmniej znalazło się w naszym polu widzenia . Obszar dołka jest stosunkowo małą częścią pola widzenia o szerokości około 10 stopni.
Drugą godną uwagi cechą strukturalną siatkówki jest nasz martwy punkt. W tym miejscu światłowód łączy się z tylną częścią siatkówki, aby uzyskać informacje wizualne, co wyklucza istnienie fotoreceptorów w małym miejscu. Nasze mózgi automatycznie wypełniają dla nas nasze martwe pola, ale różne ćwiczenia wizualne mogą udowodnić, że tam są.
Po przekształceniu światła w impulsy elektryczne i wysłaniu włókna światłowodowego, dociera ono do tylnej części mózgu (po kilku postojach), gdzie znajduje się kora wzrokowa. W korze wzrokowej hierarchia komórek wykrywających izoluje przydatne prawidłowości w danych wizualnych, odrzucając zbędne informacje. Jedna warstwa komórek wykrywa rzeczy takie jak linie i krzywe.
Wyższa warstwa wykryłaby prawidłowości, takie jak ruch i kształty 3D. Najwyższa warstwa to miejsce, w którym pojawiają się gestalty - ogólne symbole - odpowiedzialne za świadome doznanie wzroku w normalnych warunkach. Kora wzrokowa należy do najlepiej rozumianych ze wszystkich obszarów mózgu, z obszerną literaturą neuronauki.