19 de septiembre de 2012

Color y sistema perceptivo

Diferentes especies animales han evolucionado hasta desarrollar un sistema de percepción visual. No todos los sistemas de visión son iguales, ya que su desarrollo ha estado condicionado por el tipo de presión selectiva y los avatares propios de cada rama evolutiva.
La especie humana tiene un sistema de percepción visual que comienza en el ojo. El fondo de la retina está embaldosado con una serie de células que actúan como receptores de la luz. Estas células contienen unas proteínas, llamadas opsinas, que reaccionan a la radiación lumínica generando una señal electroquímica.

Ojo humano (1)
 

Existen dos tipos de células receptoras: los bastones y los conos. 

Los bastones tienen un tipo de opsina, llamada rodopsina, que detecta los cambios en la intensidad luminosa en condiciones de luminosidad baja. Los bastones son los responsables principales de nuestra visión nocturna pero se colapsan si hay demasiada luz.  

Los conos son las células que facilitan nuestra visión diurna y también los primeros responsables de nuestra percepción del color. Tenemos tres tipos de conos en función del tipo de opsina que tengan:
  • El eritropsina es sensible a las longitudes de onda largas, en torno a los 560 nm (luz roja, en términos comunes).
  • La cloropsina a las longitudes medias, de unos 530 nm (luz verde).
  • La cianopsina es sensible a las ondas cortas, de unos 430 nm (luz azul).

En función de las longitudes de onda que lleguen a cada área de la retina reaccionará un tipo de cono u otro, y generarán una señal electroquímica que pasa a las células bipolares, que transforman la información procedente de los conos y la pasan a las células ganglionares. 

Células de la retina. (2)


Las teoría de los procesos opuestos

Según la teoría de los procesos opuestos, estas células procesan las diferencias entre los estímulos que las distintas longitudes de onda han provocado los diversos tipos de conos. La información sobre el color que se enviará al cerebro se determina, pues, en función de tres canales opuestos (rojo-verde, azul-amarillo y negro-blanco) y de las magnitudes relativas de los estímulos recibidos.

Las señales resultantes se transmiten a través del nervio óptico y el tálamo hasta la parte del cerebro conocida como corteza visual, en el lóbulo occipital, en la parte posterior de la cabeza. La luz que llega a la retina es cambiante y este estímulo se transmite constantemente al cerebro. Este debe ser capaz de procesar esta "información" para identificar y distinguir los objetos, sus características, su movimiento, las relaciones espaciales y de distancias, etc.

Desde el final de la década de los sesenta del siglo XX, Semir Zeki, profesor del University College de Londres, y otros investigadores han identificado diferentes áreas encargadas de este procesamiento. Hay dos de estas áreas, identificadas como V2 y V4, que parece que intervienen en la percepción del color. En la V2 se procesan los cambios de intensidad luminosa sobre los cuerpos, y esto nos permite tener una idea sobre su volumen. En la V4 se procesa la distinción entre tonos de color.


¿Cómo podemos percibir los colores equivalentes a las diferentes longitudes de onda de la luz visible si sólo tenemos células receptoras para tres de estas longitudes?

Esto es posible porque el cerebro procesa la combinación de estímulos recibidos en la retina. Los conos son células que reaccionan al estímulo luminoso. Cada tipo de cono reacciona más intensamente a una de las tres longitudes de onda que hemos mencionado, pero también reacciona, con menos intensidad, a las longitudes cercanas. La reacción del cono también está relacionada por la intensidad de la luz que recibe. 
El cerebro procesa estos cambios en el nivel de reacción de los conos para construir la sensación perceptiva. Si es un tipo de cono el que reacciona muy intensamente, en contraste con los otros dos tipos, el color percibido será uno de los colores rojo, verde o azul. Pero si cada tipo de cono reacciona en diferentes grados con cierta intensidad, es la combinación de estos porcentajes la que determinará el color y no será ya uno de estos tres.
Por ejemplo, supongamos que en la misma área de la retina reaccionan intensamente los conos con eritropsina y cloropsina pero casi no reaccionan los conos con cianopsina. En este caso el cerebro construirá la sensación perceptiva de amarillo.
Sensibilidad del ojo al color (3)

La percepción del color es contextual

Pero el sistema perceptivo, además, relaciona los estímulos de toda la escena visual. No sólo tiene en cuenta la relación entre las intensidades de reacción de los diferentes tipos de conos en un área de la retina, sino que también relaciona las intensidades de reacción en las áreas contengan y se procesa esta relación entre colores opuestos. Es por ello que la percepción del color es contextual, y podemos percibir un objeto de diferente color en función del color de los objetos que lo rodean o, si cambiamos las condiciones de luz, se mantiene estable el color de un objeto si este entorno no cambia. Este último fenómeno es estudiado desde el siglo XVIII, y es conocido como persistencia cromática.

El color de las cosas

Nuestro sistema de visión combinado con otros sistemas perceptivos (olfato, tacto, gusto, oído), permiten a los humanos y los demás animales el reconocimiento de su entorno, sobrevivir y habitar en él. El reconocimiento del color no siempre es necesario o no lo es de la misma manera. En el caso de la especie humana la capacidad para distinguir los cuerpos en función de las longitudes de onda que reflejan, el "color de las cosas", nos proporciona información para diferenciar los distintos elementos que nos aparecen en la escena visual y también nos puede proporcionar información sobre sus características. Aunque, como veremos más adelante, decir que, como especie, reconocemos "el color de las cosas", quizás es ir demasiado lejos. Quedémonos con que somos capaces de "detectar" las variaciones en las longitudes de onda y que procesamos esta información.


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Webgrafía:

13:22

13 de septiembre de 2012

Color, el estímulo físico

¿Es el color una propiedad de los objetos físicos? 

Estrictamente, no. Es verdad que nuestra percepción del color se ha desarrollado como sistema de reconocimiento de una realidad física.

Pero el color no es en sí mismo una propiedad de los objetos y las sustancias.

Los elementos físicos pueden tener la propiedad de retener una parte de las longitudes de onda del espectro electromagnético que les llega y de reflejar otras. Nuestro sistema de percepción visual nos da la capacidad de reconocer una parte de estas longitudes de onda reflejadas y, como resultado de este proceso, identificamos colores que atribuimos a las cosas que los reflejan.

El espectro electromagnético es muy amplio y va desde las ondas de radio, que tienen una larga longitud de onda que podríamos comparar con el tamaño de un edificio, hasta las ondas gamma, que tienen una longitud de tamaño atómica. En medio hay microondas, ondas infrarrojas, ultravioletas, rayos X y, hacia el centro del espectro, una franja muy pequeña que puede detectar el sistema visual humano. Esta franja del espectro lo llamamos luz visible.

Diagrama del espectro electromagnético, que muestra el tipo de ondas, su longitud comparada con el tamaño de diferentes cuerpos de ejemplo, su frecuencia y la temperatura que tendría un supuesto objeto que las emite.
© Inductiveload (2007), UOC (2010). GFDL 1.2. A partir de la adaptación de este usuario de Wikimedia Commons de una imagen bajo dominio público de la NASA.

Los objetos, en función de su constitución atómica, retienen, como hemos dicho, una parte de estas ondas y en reflejan otras. En función de las longitudes de las ondas que reflejan nosotros podemos percibir de un color o de otro.

No todos los animales perciben visualmente la misma franja del espectro electromagnético. Hay animales que pueden percibir longitudes más cortas o más largas que las que podemos percibir los humanos.

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Webgrafía:

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