Mișcările minuscule ale ochilor și densitatea fotoreceptorilor ajută la o vedere clară

Un studiu recent a investigat modul în care ochiul uman poate depăși limitele teoretice ale rezoluției vizuale, demonstrând că sistemul vizual poate distinge detalii mai fine decât dimensiunea individuală a celulelor fotoreceptoare din foveolă. Cercetătorii au utilizat tehnici avansate de imagistică retinală pentru a explora relația dintre aranjamentul conurilor din foveolă și performanța vizuală în sarcini de rezoluție înaltă.
Foveola este zona centrală a retinei umane, optimizată pentru viziunea de înaltă rezoluție în lumină puternică. Aici, conurile fotoreceptoare sunt dens ambalate și conectate direct la celulele ganglionare, asigurând o transmitere precisă a informațiilor vizuale. Deși s-a presupus că densitatea și aranjamentul conurilor din foveolă limitează capacitatea de rezoluție vizuală, această ipoteză nu a fost confirmată experimental până acum.

Studiul și-a propus să determine dacă mozaicul individual de conuri din foveolă stabilește limita performanței vizuale într-o sarcină de rezoluție înaltă și să investigheze modul în care mișcările oculare microscopice contribuie la această performanță.

Cercetătorii de la Universitatsklinikum Bonn au folosit un oftalmoscop cu laser și optică adaptivă (AOSLO) pentru a corecta aberațiile optice ale ochiului și pentru a imagina conurile individuale din foveolă în timp real. Șaisprezece participanți sănătoși au fost supuși unor teste psihofizice în care au identificat orientarea unor optotipuri de tip „E” prezentate pe retina lor la dimensiuni variabile. În același timp, mișcările oculare microscopice au fost înregistrate pentru a analiza modul în care ochiul eșantionează activ informația vizuală.

Rezultate principale

• Rezoluție vizuală sub nivelul conurilor: Participanții au atins praguri de acuitate vizuală între 20,6 și 28,5 secunde de arc, echivalent cu o viziune de 20/8, depășind astfel limita teoretică impusă de densitatea conurilor. Acest lucru indică faptul că sistemul vizual poate distinge detalii mai fine decât dimensiunea unui con individual.
• Relația dintre densitatea conurilor și performanța vizuală: S-a constatat o corelație puternică între densitatea conurilor din foveolă și pragurile de acuitate vizuală ale participanților. Cu toate acestea, densitatea conurilor a explicat doar aproximativ 45% din variația performanței vizuale, sugerând că și alți factori contribuie la rezoluția vizuală înaltă.
• Rolul mișcărilor oculare microscopice (drift): Analiza mișcărilor oculare a arătat că participanții au folosit mișcări de „drift” pentru a eșantiona activ informația vizuală. Aceste mișcări au mutat imaginea stimulului peste conurile cu cea mai mare densitate, optimizând astfel rezoluția vizuală. S-a observat că driftul ocular nu este aleatoriu, ci direcționat strategic către zonele cu densitate maximă de conuri.
• Adaptarea dinamică a eșantionării: Ochiul ajustează în mod activ direcția și amplitudinea mișcărilor de drift în funcție de sarcina vizuală, demonstrând un mecanism adaptiv care îmbunătățește performanța în sarcini de rezoluție înaltă.

Concluzii și implicații

Studiul demonstrează că sistemul vizual uman poate depăși limitele impuse de densitatea conurilor din foveolă prin utilizarea mișcărilor oculare microscopice pentru a eșantiona informația vizuală în mod activ și adaptiv. Acest mecanism permite ochiului să obțină o rezoluție vizuală sub nivelul individual al conurilor, depășind astfel predicțiile teoretice bazate pe aranjamentul receptorilor fotonici.

Descoperirile au implicații semnificative pentru înțelegerea fundamentală a limitelor fiziologice ale vederii umane și pot influența abordările clinice în evaluarea și tratarea afecțiunilor retiniene. De asemenea, ele sugerează că mișcările oculare fine joacă un rol esențial în optimizarea percepției vizuale și ar putea fi considerate în dezvoltarea tehnicilor de reabilitare vizuală.

Perspective viitoare

Cercetările viitoare ar putea explora modul în care acest mecanism de eșantionare activă este afectat în diferite condiții patologice sau cum poate fi exploatat în tehnologii avansate de afișare vizuală. De asemenea, investigarea detaliată a interacțiunii dintre mișcările oculare și aranjamentul retinian ar putea conduce la noi strategii pentru îmbunătățirea acuității vizuale în populația generală.

sursa: Science Daily