Funções oculares


Funções do olho

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Escrito por Luciana e Saynara às 18h06
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Já está longe a época em que a astronomia era feita com um telescópio e um astrônomo. Hoje, cada vez mais, os astrônomos se afastam das oculares dos seus telescópios. A astronomia profissional, no seu desejo de conhecer todos os aspectos do universo, passou a usar recursos cada vez mais sofisticados. Na época moderna os olhos do astrônomo foram substituídos por detectores. Estes incríveis equipamentos, super sofisticados, são acoplados aos telescópios e ajudam a revelar um universo que não conseguimos ver com os nosso olhos.

Poderíamos, então, dizer que a astronomia não precisa mais dos olhos do astrônomo, certo? Errado, muito errado. Cada vez mais a astronomia precisa dos olhos dos astrônomos. Basta uma pergunta para confirmar isto: após coletar dados com seus ultra sofisticados equipamentos, com que instrumento o astrônomo faz a análise final desta informação para obter seus resultados? Com os seus olhos. No final das contas, a astronomia apenas ampliou o alcance dos olhos humanos, que continuam insubstituíveis.

Sabemos como é importante e sensível a visão humana. Um dos seus grandes inimigos é o tempo. Mesmo aqueles que se orgulham de ter uma visão normal, com o avanço da idade acabam precisando de algum auxílio: os óculos. Quantos de nós só conseguem ler a revista Café Orbital com a ajuda de óculos? Os que possuem sérios problemas de visão, embora não se tornem incapacitados para a vida, perdem grande parte da sua beleza.
O universo é complexo mas o corpo humano não fica muito longe disso. Infelizmente todos os esforços feitos na área médica e biológica para corrigir complicados defeitos da visão têm esbarrado na enorme complexidade do olho humano.


Como funciona o olho humano?

Duas pequenas esferas situadas na parte frontal de sua face são as portas de entrada para tudo que você vê. As belíssimas imagens de estrelas, cometas, nebulosas e galáxias, obtidas pelos telescópios de grande porte de todo o mundo, a beleza astronômica da Luana Piovani ou a cena horripilante de uma criança morrendo de fome são imagens que chegam ao seu cérebro através de dois pequenos orifícios nos seus olhos. Como isso ocorre?
A nossa visão acontece graças à distribuição de receptores discretos de luz sobre a superfície da retina. Existem duas classes de receptores. Temos os cones, cujo número em cada olho varia de 6 a 7 milhões. Eles são altamente sensíveis a cores. Os seres humanos podem discernir pequenos detalhes com esses cones porque cada um deles está conectado à sua própria fibra nervosa. Além disso, existem os bastonetes, cerca de 75 a 150 milhões deles, distribuidos sobre a superfície da retina. Os bastonetes servem para nos mostrar os aspectos gerais do campo de visão. Eles não estão envolvidos em visão colorida e são sensíveis a baixos níveis de iluminação.

Vários casos de perda de visão ocorrem se há um mau funcionamento desta parte do olho humano. Um destes problemas é a retinose pigmentar, nome que é "freqüentemente utilizado para descrever um aspecto fundoscópico típico, embora atualmente seja utilizado para definir todo um grupo de degenerações retinianas progressivas hereditárias", como nos ensina o médico oftalmologista
Dr. Gustavo Abreu na sua homepage.
Perda de visão também pode ocorrer por meio da "degeneração macular relacionada à idade" (DMRI). Esta é a causa mais comum de perda irreversível de visão após os 60 anos de idade. A degeneração macular é uma desordem da retina, que é a camada de células nervosas na parede interna do olho responsável por nossa visão. A região central da retina, chamada mácula, é a responsáel pela visão de maior precisão, a chamada "visão central", que precisamos para ler, dirigir um carro, reconhecer fisionomias, etc. A DMRI pode vir acompanhada de pequenas alterações sem nenhum comprometimento visual até ocorrerem alterações importantes que resultam na perda de "visão central". A degeneração macular não causa cegueira total, pois o restante da retina não atingida ao redor da mácula continua normal e mantém a chamada "visão p
eriférica".



Escrito por Luciana e Saynara às 20h09
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"Olhos Biônicos"

Mais uma vez, a ciência espacial interfere onde não é chamada e faz surgir alguma esperança para as pessoas que possuem doenças onde os sensores dos olhos, os bastonetes e os cones, deterioraram mas toda a "fiação" que leva informações para o cérebro continua funcionando.

Esta esperança vem a partir das experiências feitas pelos cientistas do
Space Vacuum Epitaxy Center (SVEC), da University of Houston, Estados Unidos. O SVEC é um dos dezessete Commercial Space Center (CSC) espalhados pelos Estados Unidos e patrocinados pela NASA. Estes centros destinam-se a realizar pesquisas com os conhecimentos adquiridos a partir de experiências realizadas no espaço. Entre estas experiências estão o desenvolvimento de melhores lasers, fotocélulas e filmes finos.
São as experiências feitas com filmes cerâmicos fotossensíveis muito finos que trazem esperança para os portadores de algumas deficiências visuais. Estes filmes respondem às excitações luminosas do mesmo modo que os bastonetes e os cones o fazem. O que os cientistas planejam fazer é substituir os cones e bastonetes defeituosos do olho humano por implantes feitos com sensores cerâmicos de filmes finos.

Cientistas da
Johns Hopkins University e do Massachusetts Institute of Technology (MIT) já haviam tentado construir bastonetes e cones artificiais. Seus esforços, entretanto, envolviam fotodetectores baseados em silício. Não houve sucesso uma vez que o silício é tóxico para o corpo humano e reage de modo desfavorável com os fluidos do olho.
Estes problemas de compatibilidade não existem com os detectores cerâmicos criados no SVEC.
As retinas artificiais construídas no SVEC consistem de 100000 pequeníssimos detectores cerâmicos, cada um deles com 1/20 do tamanho de um cabelo humano. Com este tamanho tão diminuto os cirurgiões não podem manuseá-los com segurança. Para contornar isto, os dispositivos são acoplados a um filme polímero com 1 por 1 milímetro de tamanho. Algumas semanas após a inserção do dispositivo no olho humano, o filme polímero simplesmente se dissolve deixando para trás somente o dispositivo cerâmico.

Lembre-se que toda esta tecnologia está em fase muito inicial. Ainda levará muito tempo para que estes recursos fiquem disponíveis para as pessoas que os necessitam. Enquanto isto trate bem do seu melhor equipamento astronômico, seus olhos. Não o submeta a esforços desnecessários e, principalmente, não faça a tolice de colocá-lo em situações de extremo risco. Aquela "olhadinha rápida" para o Sol, sem qualquer proteção, pode danificar o mais perfeito equipamento científico já construído em todo o universo. Por melhor que seja o show apresentado pela tecnologia lembre-se que seus olhos são insubstituíveis. Foram eles que primeiro te revelaram as belezas do céu e da Terra.



Escrito por Luciana e Saynara às 20h09
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O Olho Humano - Onde tudo começa
Dos cinco sentidos a visão humana é o que provê o maior volume de informações a serem processadas pelo cérebro, estima-se que metade do potencial de processamento cerebral humano, seja usado para lidar com informações visuais, isso explica porque os cegos desenvolvem tanto os demais sentidos: o potencial que seria utilizado para processar a visão é aplicado no processamento das informações fornecidas pelos outros orgãos sensoriais. O olho humano possui enormes quantidades de sensores responsáveis pela captação da informação visual, decisão final acerca da analise de uma cena, bem como as atitudes que serão tomadas em função dessa análise, é fruto de um complexo processo que envolve os centros cerebrais, no entanto o cérebro pode errar em sua interpretação e comandar atitudes equivocadas.

A estrutura ocular
 Na parede posterior interna do olho humano encontra-se a retina, onde as imagens focalizadas são projetadas, é também na retina que encontram-se distribuídos os receptores de luz, são eles os cones e os bastonetes. Existem de 6 a 7 milhões de cones em cada olho, eles são posicionados principalmente na região central da retina, chamada fóvea, os cones são responsáveis pela chamada visão fotóptica ou de luz clara, cada um deles é conectado a sua própria fibra nervosa sendo altamente sensíveis a cores e responsáveis pela nossa capacidade de discernir detalhes nas imagens. Os bastonetes ocorrem em número bem maior, de 75 a 150 milhões, eles não servem para detectar detalhes mas sim para dar uma percepção geral do campo de visão, também não estão envolvidos com a percepção de cores e são sensíveis á luz de baixa intensidade, o que nos propicia a visão escotópica (ou de luz escura), por causa dessa percepção os objetos que se mostram coloridos sob sol, são percebidos em tons monocromáticos sob luz fraca, como a da lua cheia.

Segundo a literatura especializada, para monitorar cada um dos milhões de sensores de visão de cada olho em uma freqüência de pelo menos 24 vezes por segundo, dispondo de neurônios com tempo de resposta da ordem de milisegundos, o cérebro lança mão da seguinte estratégia: primeiro processa o que lhe demanda menos  "trabalho", ou seja, as regiões mais externas do cenário em observação (detecção de movimentos) e após isso a região central (fóvea), que requer mais "computação" de onde se pode detectar detalhes mais finos tais como reentrâncias, cores, formas, nuances de cor, etc...
 

figura 1. estrutura do olho humano

Como já foi dito, a imagem se forma na região da retina do olho, devido às leis da ótica, a imagem se forma de ponta cabeça, sendo que o cérebro se encarrega de torná-la da percepção real para os seres humanos. É também através de relações geométricas entre a imagem formada, o cristalino (C) e a imagem real, que o cérebro estima o tamanho de um objeto.
 

figura 2. formação da imagem na retina

 

A Imagem e a Emoção

O processo que leva o cérebro a reagir em função do reconhecimento de uma imagem é bastante complexo, é na região do lobo frontal (o centro de processamento lógico e emocional) que vai se tomar alguma atitude de reação, tal como de fuga em função do reconhecimento da imagem como a de um animal perigoso ou uma reação de alegria ao identificar um ente querido. O ínicio desse processo ocorre, obviamente, nos sensores oculares, que convertem a energia luminosa refletida no objeto observado, em sinais elétricos que serão processados pelo resto do sistema de visão, invariavelmente essa informação deixa cada olho e toma dois diferentes caminhos, esses passam por diversas regiões do cérebro, onde certos centros, entre outras coisas, fazem com que as partes mais primitivas da imagem (linhas, arcos, etc...) sejam analisados e relacionados, formando objetos que por sua vez também serão relacionados entre si, tal processo produz a percepção humana do cenário observado (imagem). Ambos os caminhos terminam no lobo frontal.

Maximizando o processamento - Filtragem e detecção de limiar
Como foi dito acima, por uma questão de eficiência, ao invés de efetuar um processamento em igual intensidade no campo visual como um todo, o cérebro concentra recursos em certas regiões da imagem, para as quais o observador está mais atento, é por isso que percebemos pequenas alterações em imagens sobre as quais estamos concentrando nossa atenção, porém dificilmente percebemos as mesmas alterações em imagens fora do nosso foco de visão, na verdade o que o cérebro aplica é uma combinação de dois procedimentos, a filtragem de informações (information filtering) e a detecção de limiar (threshold detection), para explicá-las vamos partir de uma situação quotidiana:

Suponha a ocorrência de uma aula e um professor que está respondendo a uma indagação de um aluno, nessas circunstâncias, esse professor percebe pequenas alterações na imagem da face deste aluno, um franzir de testa ou um aceno com a cabeça podem ser facilmente detectados e interpretados pelo profesor. Porém dificilmente os mesmos getos seriam igualmente reconhecidos pelo mestre se fossem realizados por alunos em posiçõe periféricas ao foco de atenção atual do professor. Esses alunos teriam que fazer movimentos muito mais significativos para que estes sejam notados (algo como levantar o braço por exemplo).



Escrito por Luciana e Saynara às 19h42
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figura 3. o professor e sua visão periférica
O que ocorre é que a face do aluno em foco é filtrada do resto da imagem, passando a dispor de um maior processamento, por conta disso, em termos da nossa percepção visual,  tudo o que for periférico ao foco é considerad como inalterada. Mas como o ato de erguer o braço faria o aluno (em posição periférica) ser  percebido pelo professor ?  Como foi dito, o cérebro considera tudo o que estiver fora do foco de atenção como visualmente inalterado, desde que a cena periférica se mantenha dentro de um certo limiar de normalidade, dessa forma pequenas alterações nos objetos periféricos do cenário não conseguem ser reconhecidos. Quando o aluno na periferia da imagem, apenas franze a testa ou pisca o olho, este limiar não é quebrado, isso só acontecerá por conta de um gesto mais expressivo, o que acontece quando ele ergue o braço ou algo similarmente significativo.
 
 

Erros de interpretação
Como é de conhecimento geral, os dois hemisférios do cérebro humano atuam sob diretrizes diferentes, o esquerdo geralmente é o processador lógico, dominante, enquanto que o direito, usualmente associado a emoção e a criatividade, é o processador não dominante, subconsciente. Sem entrar em detalhes que fogem ao escopo deste trabalho, é possível que esses dois "mestres", que possuem "pontos de vista" diferentes, entrem em conflito, no reconhecimento de objetos em uma imagem. Por exemplo, na figura 4A, normalmente vê-se uma imagem que a princípio parece de uma senhora idosa, tal conclusão resulta do processador lógico (dominante). Na mesma foto, no entanto, é também possível visualizar, ao invés de uma senhora idosa,  o perfil de uma mulher jovem, essa outra percepção para a mesma figura, resulta do processador criativo ou subconsciente. Com alguma prática é possível migrar de uma para outra percepção facilmente. Na mesma figura 4,  lado direito, tem-se outro exemplo, onde pode-se ver uma taça branca em fundo negro ou perfis de rostos em negro com fundo branco.
 



Escrito por Luciana e Saynara às 19h42
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