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Titolo: Acuità visiva

Ho visto un vecchio post in cui ci si chiedeva il potere risolutivo
dell'occhio: sono andato a rispolverare i miei libri di fisologia ed ecco
cosa ho trovato.
L'acuità è massima per l'immagine proiettata sulla fovea dove si arriva a
discriminare fino a 25sec, tuttavia sulla fovea si proiettano al massimo 2
gradi mentre nel resto del campo visivo la discriminazione è possibile solo
per angoli 10 volte più grandi con un'acuità che cala dal centro alla
periferia.
Se a qualcuno interessano le basi anatomiche di questi numeri fatemi sapere.
ciao
dan

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 periferia.
Tutto vero a parte i 25'' che richiedono qualche commento in più ... che
sono certo avresti fornito se ti fosse stato richiesto ;) ma io mi sono
divertito a fare alcune considerazione ed ecco i risultati ...
La capacità del nostro occhio di distinguere dettagli è una caratteristica
difficile da misurare con precisione.
Il nostro occhio infatti fornisce tutta una serie di segnali che il cervello
è in grado di elaborare con grande "intelligenza". Le immagini che "vediamo"
dunuqe non ci arrivano direttamente dall'occhio ma attraversano il cervello
ed è pertanto difficile capire dove termini la capacità visiva dell'occhio e
dove inizi l'elaborazione del cervello.
Teoricamente i rilevatori nella retina che ci permettono di avere la massima
risoluzione sono i coni che hanno una dimensione di cira 10um che
corrispondono ad un angolo di 1'.
Ho fatto alcuni test per verificare la correttezza di questi valori per il
mio occhio. Ho disegnato su un foglio bianco quattro coppie di cerchi il cui
diametro visto da 12m fosse di 1' ed i cui centri fossero distanti
1',1.5',1.8' ed 2.2' rispettivamente.
Mi sono allontanato di 12m ed ho osservato che mentre riuscivo a vedere
abbastanza facilmente la separazione di 2.2' faticavo non poco su quella di
1.8' ed i cerchi distatni 1.5' l'uno dall'altro e appariva come un'ellise.
Ho dunque fissato il mio potere risolutivo su circa 1.5'.
Questa esperienza non indica che non siamo in grado di vedere oggetti minori
di 1.5' ma solo che il "pixel" del nostro occhio (coni) ha circa questa
dimensione angolare.
L'elaborazione che il nostro cervello fa dei dati che riceve dall'occhio gli
permette di ricavare informazioni a più alta risoluzione.
Ho tracciato sul foglio una riga si 0.3mm di spessore, che equivale a 6'' se
vista da 12m di distanza, ebbene sono riuscito a vederla senza troppa
fatica.
Il cervello ha notato che alcuni pixel allineati avevano un'intensità minore
di quelli che lo circondavano ed ha tirato una riga!!
Ho allora provato a spezzettare la riga in vari modi, punteggiandola e
tracciando piccoli segmenti allineati alla riga e non (purchè piccoli) e
sono tornato a 12m dal foglio per osservare il risultato ... ancora una
volta la riga è diritta come se fosse a tratto pieno come ci si poteva
aspettare. I coni mediano il bianco del foglio ed il nero dei tratti e
restituiscono al cervelo un'intensità a prescindere da cosa sia stato
disegnato sul foglio. Il cervello nota l'allineamento e tira una riga!!!
Per finire ho notato che i due punti distanti 1' pur non essendo risolti si
vedono comunque più grandi di un unico punto ... questo potrebbe sembrare
strano considerando l'analogia del "pixel" infatti se i due punti cadono
all'interno di un pixel dovrebero avere sempre la dimensione di un pixel ed
apparire solo più scuri del caso in cui un solo punto venga osservato,
essendo la tonalità di grigio ottenuta tramite la media dei bianchi e dei
neri! In realtà c'e' di mezzo anche il cervello che evidentemente si accorge
che una chiazza ha una superfice magiore dell'altra e restituisce la
sensazione di un oggetto maggiore dell'altro. Ho allora rifatto il test
mantenendo le stesse dimensioni ma riempiendo i due cerchi separati da 1'
con una trama di neri meno fitta in modo che l'area annerita sul singolo
cerchio fosse analoga a quella annerita sui due cerchi distanziati da 1'.
Osservando quanto detto non ho più notato alcuna significativa differenza
tra i due ogetti ... il cervello è stato ingannato e nonostante uno abbia
una superifce maggiore dell'altro lui ha creduto che fossere due punti
uguali.
Questa esperienza non dimostra molto ma fornisce parecchi spunti di
riflessione su cosa sia la risoluzione del nostro occhio e come le
informazione vengano gestite dal cervello.
Comunque io mi sono divertito ed ora so che effettivamente riesco a
risolvere due punti distanti circa 1.5' ... tra 10 anni riprovo e spero di
non piangere sul risultato :)
Ciao e spero di non essere stato troppo prolisso
Alessio C.

Complimenti Alessio per questi esperimenti degni di un neurofisiologo!
Quello che dici è in gran parte vero ma vorrei fare alcune precisazioni.
Prima di tutto il diametro del cono 1,5 micron, non 10.
Inoltre ragionare a "pixel" è sbagliato per vari motivi. Un punto luminoso
proveniente dall'infinito
dovrebbe proiettarsi sulla retina di diametro infinitesimale, in realtà a
causa dell'imperfezione dei sistemi diottrici dell'occhio (e io che mi
lamento del mio telescopio!) non viene mai ad essere più piccolo di 11
micron cioè un diametro 7 volte + grande del cono.
Due punti luminosi distanti fra di loro 2 mm posti a 10m di distanza
dall'osservato proiettano quindi sulla retina due cerchi di 11micron
distanti fra di loro solo 4 micron, cioè per la maggior parte sovrapposti
che andrebbero ad eccitrare un discreto numero di coni.
Se tutto si fermasse qui sarebbe impossibile discriminarli, ma  in realtà la
retina con i suoi 10 strati composti da cellule tra loro connesse con la
stessa precisione di un circuito elettronico non trasmette al cervello
segnali sull'attivazione dei singoli ma li amplifica, li integra e trasmette
dati sul contrasto esistente tra cono e cono. E' su queste basi che si
ricava il valore di 25 sec.
per quanto riguarda i tuoi esperimenti ho 2 precisazioni da fare. Primo
stiamo parlando di oggetti puntiformi, le linee vengono costruite come
oggetto continuo dal nostro cervello anche quando l'immagine retinica è
discontinua (vedi esperimenti sul punto cieco). tracciare cerchi non credo
sia quindi il metodo + preciso per misurare l'acuità.
Secondo se tracci linee su di un foglio in realtà è il bianco del fogio ad
eccitare i coni per la luce che riflette mentre la linea è formata da coni
non eccitati. In pratica hai fatto l'esperimento alla rovescia, ma per
l'cchio che lavora sul contrasto è una grande differenza. Se volessi fare
esperimenti precisi dovresti usare punti luminosi proiettati su di un muro
in una stanza completamente buia.
ONDE IPOTETICHE DI LUMINOSITà SULLA RETINA DI 2 PUNTI LUMINOSI
                 (-------2um-------------)
              *****                         *****
         *********               **********
   **************     ***************
**********************************
***********************************
     O      O       O     O          O        O         O    CONI
      |        |         |        |            |          |           |
      ------------------------------------------      INTEGRAZIONE SEGNALE
     |         |         |        |            |          |           |
     |         |         |        |            |          |           |
    no      SI       no     no         no       SI          no   SEGNALE AL
CERVELLO?
solo i coni (dico coni ma in realtà sono le cellule gangliari) con massimo
contrasto rispetto ai vicini trasmettono l'impulso al cervello.
Spero di essere stato abbastanza confuso
ciao
dan

Interessanti le tue osservazioni ... puoi mandarmi le info di cui parlavi al
primo post??
Ho letto che i coni, che come dici tu hanno una dimensione di circa 2um sono
distanziati di circa 10um gli uni dagli altri. Se questo è vero significa
che solo il 4% dei fotoni che arrivano sulla retina incontrano un cono e
questo mi sembra troppo inefficente ... dov'è l'errore?? :)
La distanza dell'ordine dei 10um sembra corretta da un'altro punto di vista
infatti di giorno la pupilla ha un diametro di cicra 2/3 mm ... con questo
diametro le leggi della diffrazione dicono che un punto luminoso viene
focalizzato in una macchia di circa 50" che sono circa 10um sulla retina e
dunque i conti tornano ... e dunque ancora ... dov'è l'errore?? :)
Ciao e grazie per l'attenzione
Alessio C

Devi tenere conto del fatto che coni e bastoncelli sono distribuiti in
maniera diversa fra fovea e periferia. Nella prima, ed in particolare nel
suo centro, la foveola sono presenti quasi esclusivamente coni. La foveola
(0,3mm) è una piccola nicchia nella fovea (1,5mm) che a sua volta è parte
della retina . La forma incavata della foveola, combinata a quella dei coni
permette di impilare questi con una concentrazione più elevata di quella
desumibile dal loro diametro, nella periferia tendono invece ad essere +
rappresentati i bastoncelli.
Nelle parti periferiche della retina il diametro dei bastoncelli è 2-5um e
quello dei coni di 5-8um, nella zona centrale della retina il diametro dei
coni è 1,5um quindi nei tuoi calcoli devi tener conto di queste differenze.
Mi sto chiedendo se guardando al telescopio si usino + i coni o i bastocelli
e credo che in realtà siano + usati i bastoncelli per 3 motivi:
1) sono + sensibili alle luci tenui (se cerchi di infilare la chiave nella
serratura della macchina al buoi ti è più facile guardandola con al coda
dell'occhio perchè alla periferia della retina sono presenti + bastoncelli)
2) permettono una discriminazione sia spaziale che temporale maggiore (non
riesco a trovare la fonte ma tieni conto che le stelle doppie o le pleiadi
vengono risolte + facilmente con la coda dell occhio e nei videogiochi
basati sui riflessi si hanno prestazioni migliori non centrando lo sguardo
sul monitor)
3) hanno una maggiore capacità d'adattamento al buio (fino a X 25.000 dopo
40 min)
I tuoi calcoli sulla diffrazione e sul numero di recettori stimolati ti
ripeto che sono sbagliati perchè anche un singolo punto luminoso eccita un
certo numero di recettori, tuttavia il segnale viene integrato nei vari
strati della retina (inibizione laterale) in modo tale che solo lo stimolo
proveniente dal cono che si trova al centro dell'area scarichi un potenziale
d'azione verso il cervello (x questo ti dicevo che la retina lavora sul
contrasto). Ecco dove sta l'errore.
Bibliografia:
"Principi di neuroscienze", Kandel (la Bibbia della neurofisiologia)
"Fisiologia medica", Guyton & Hall capp 49-50-51 (testo didattico ma non
completo)
"Anatomia Umana" Vol III, Balboni (dice come è fatto l'occhio ma trascura il
funzionamento)
Dan

Si usano i bastoncelli visto il basso livello di luci con cui abbiamo a che
fare. Però, da quello che so e per esperienza, la risoluzione peggiora un
pò, soprattutto albordo. La sensibilità, come dicevi tu, è maggiore
osservando in visione distorta (con la coda dell'occhio) però con angoli di
circa una ventina di gradi (per esempio l'occhio che fissa il bordo o quasi
dell'oculare per notare oggetti deboli verso il centro del campo). Le
deformazioni al bordo aumentano a prescindere dallo stato della nostra
vista. io e altri che conosco bene che osserviamo meteore da molto tempo
conosco questo problema. Vedo meteore più deboli con la coda dell'occhio ma
se questa è molto lontana dal centro della zona che sto fissando perdo molto
in definizione (poi ci sono altri problemi legati alle meteore che sono
molto veloci e durano una piccola frazione di tempo).
Cieli sereni,
Roberto
Dan ha scritto nel messaggio ...
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