Acuitatea vizuală în funcție de iluminare

Poate că cele mai interesante rezultate privind acuitatea vizuală sunt prezentate în fig. 1, care se bazează pe unele date ale graficului obținut de König în 1897. Se observă că acuitatea crește semnificativ în funcție de iluminare. Valorile scăzute ale acuității în caz de iluminare slabă, în stânga inferioară a figurii, se  datorează în mod evident faptului că  numai bastonaşele funcționează la acest nivel. Dar se pune întrebarea de ce curba ar trebui să urce în med constant? Dacă rămânem la modul clasic de explicație, de tip mozaic, se pare ca retina a obţinut mai multe celule receptoare (mozaic mai fin) pe măsură ce lumina a crescut. De fapt, acest lucru a fost explicat de Hecht (1934). El a presupus că receptorii individuali au variat semnificativ în sensibilitate. Sub lumina slabă, doar câteva dintre elementele foarte sensibile au intrat în activitate. Pe măsură ce luninozitatea a crescut, a trecut de pragul inferior al tot mai multor elemente, aducându-le apoi în acţiune. Această teorie ar explica chiar și faptul că această curbă de acuitate seamănă cu un arc ascuţit dintr-o distribuţie normală; el a presupus că sensibilitatea populației de bastonaşe și conuri a fost distribuită ca o curbă normală, dar astfel, pe măsură ce lumina a crescut, a activat din ce în ce mai multe elemente, formând partea ascuţită a curbei.

O a doua este teorie, de asemenea, bazată pe probabilitate, dar aici probabilitatea este legată de cantitatea de lumină. Cu cât luminozitatea este mai intensă, cu cât creşte cantitatea ei, cu atât vor fi mai multe elemente active, ceea ce înseamnă un mozaic mai fin. Și există încă un alt factor implicat. Deşi împrăştierea luminii atenuează contururile ferme dintre zonele luminoase și cele întunecate, se aduc în discuție pragurile intensive diferențiale dintre zonele învecinate. Este, de asemenea, un fapt bine stabilit că fracția lui Weber, ΔI/I, scade semnificativ pe măsură ce  iluminarea crește. Astfel,  observatorul este mai capabil să discrimineze micile diferențe de luminozitate a zonelor retiniene învecinate pe măsură ce iluminarea crește. Fracția ΔI/I în experimentul discriminării luminozității este de aproximativ 1 sau 2 procente la niveluri ridicate de iluminare; Hecht  şi  Mintz au calculat că un  ΔI/I de 5 % ar fi necesar pentru a explica acuitatea pentru un fir subțire minim vizibil, astfel încât corespondența este foarte bună.

Toți acești factori pot juca un rol în determinarea acuității vizuale. Problema este de a determina importanța relativă a fiecărui factor. Cu nici un răspuns final încă în vedere, există o tendință tot mai mare de a sublinia relația dintre acuitate și discriminarea luminozităţii. Aceasta relatie ne ajuta sa intelegem reapariţia a două elemente vechi in datele legate de acuitate. Una dintre ele este separarea bastonaşului de con care este clară în fig. 1. Liniile de construcție sugerează că întreaga curbă este suma celor două separate, bastonaşe și conuri, așa cum s-a văzut în atât de multe alte curbe.

Un alt vechi element este prezent în legea Bunsen-Roscoe. Graham şi Cook  (1937) au făcut un studiu I x T vs. T folosind un grad diferit de acuitate ca parametru pentru fiecare dintre mai multe curbe. Aceste rezultate arată că orice nivel specific de acuitate va fi menţinut de un produs constant dat de I x T produs până la o durată critică, dincolo de care I este singurul factor.

Fig. 1. Acuitatea vizuală în funcţie de luminozitate. Cele două curbe reprezintă arcurile de probabilitate ale conurilor şi bastonaşelor.

Încă un alt element vechi este adaptarea. Dacă un câmp de testare de intensitate foarte scăzută este prezentat în timp ce retina este adaptată la o intensitate ridicată, acuitatea vizuală va fi zero, deoarece nimic nu poate fi văzut.

Luminozitatea efectivă a unei suprafețe depinde de nivelul de adaptare de moment, precum și de iluminarea fizică. Într-un experiment al lui Craik ochiul a fost adaptat pentru prima dată la un câmp simplu cu o anumită iluminare; un câmp de testare a fost apoi prezentat instantaneu și observatorul a raportat dacă a văzut cele două linii negre paralele sau doar o singură linie.

În general, acuitatea a fost cea mai bună atunci când ochiul a fost adaptat aproximativ la nivelul câmpului de testare. După cum  s-ar putea aștepta, cu toate acestea, un ochi adaptat la întuneric nu ar putea sesiza atât de bine într-un mediu luminat slab, comparativ cu un câmp de testare bine iluminat – o chestiune de vedere a conului versus  vedere a bastonaşului.

Un factor similar este luminozitatea câmpului din jurul sau din apropierea locului desfăşurării probei.  Efectul de orbire al strălucirii este bine cunoscut în timpul conducerii pe timp de noapte.

Acuitatea vizuală foveală și periferică

Există mai multe motive întemeiate pentru care acuitatea vizuală este mult mai bună în fovee decât în porțiunile exterioare ale câmpului vizual (Fig. 2). În primul rând, conurile sunt mai subțiri și mai dense în fovee. În plus, conurile foveei au linii directe către centrele superioare, în timp ce celulele receptorilor periferici sunt legate între ele în grupuri, astfel încât o singură  fibră nervoasă  să aibă un câmp receptiv mare. Sistemul nervos central nu poate discrimina un punct de altul în acest câmp receptiv, deoarece toate au creat impulsuri în aceeași  fibră nervoasă. În cele din urmă, imaginea reală de la straturile conurilor este mai clară în fovee decât în periferie. Centrul unui sistem optic funcționează cel mai bine, iar imaginea periferică este încă încețoșată de straturile neuronale care acoperă bastonaşele și conurile peste tot, mai puţin în fovee. Există unele probleme speciale implicate în calcularea contribuției specifice a fiecăruia dintre acești factori la curba de acuitate din Fig. 2, dar o simplă enumerare a factorilor arată clar de ce nu vedem bine din colțul ochiului nostru.

Fig. 2. Acuitatea vizuală în diferite poziţii retinale. Ordonata este menţionată în termeni de acuitate vizuală relativă, nu în unităţi absolute, aşa încât toate valorile sunt exprimate în procentaje ale activităţii foveale. Regiunea unde nervul optic părăseşte ochiul nu are receptori şi este arătată printr-o zonă neagră numită „punctul orb”

Din moment ce acuitatea este foarte importantă în problemele practice, au existat multe cercetări privind influența unor factori de stimulare precum dimensiunea și forma literelor și cifrelor, culoare luminii, luminozitatea câmpului înconjurător, precum și factori legaţi de observator, cum ar fi oboseala și deficitul de oxigen. Multe dintre acestea și alte aspecte practice ale vederii sunt tratate în detaliu de Chapanis.

Am parcurs un drum lung de la teoria clasică simplă care a acceptat acuitatea vizuală ca o măsură a fineții mozaicului retinian. Acum știm că acuitatea vizuală reprezintă o interacțiune dinamică a multor factori, variind de la răspândirea pur fizică a luminii, prin interacțiunea la niveluri retiniene și superioare și în cele din urmă implicând procese neuronale mai mari care sunt caracteristice percepției.