La vista negli esseri umani è il senso più sviluppato. Ci permette di percepire una parte delle onde elettromagnetiche, cioè la luce, e di interpretarle come forme e colori in modo da interagire più efficacemente con il mondo esterno.
Questa capacità è resa inizialmente possibile da uno degli organi più complessi del nostro corpo, la cui evoluzione ha per lungo tempo incuriosito gli scienziati: l’occhio.
I nostri occhi sono sfere formate da tre parti principali: la pupilla, il cristallino, e la retina.
Quello che vediamo quando guardiamo qualcuno negli occhi sono la pupilla, un foro nella parte esterna dell’occhio, l’iride e la superficie bianca chiamata sclera. La pupilla permette alla luce di entrare nell’occhio. La larghezza della pupilla è regolata da un muscolo, l’iride, a cui ci riferiamo quando descriviamo il colore degli occhi.
All’interno della sfera, che è riempita da un liquido, chiamato umore vitreo, subito dopo la pupilla troviamo il cristallino che funge da lente per mettere a fuoco l’immagine sulla retina. Quando questo meccanismo non è perfettamente calibrato, ad esempio se il cristallino diventa troppo rigido per cambiare forma facilmente, la vista risulterà sfocata come nel caso della miopia. All’altra estremità della sfera rispetto a pupilla e cristallino si trova la retina, un tappeto di recettori tutti uno di fianco all’altro. Questa è la parte dell’occhio sensibile alla luce.
I recettori della retina hanno una forma allungata, quasi come fossero dei bastoncini. A un’estremità si trovano dei dischi che raccolgono i fotoni che compongono la luce, mentre all’altro capo il recettore si connette ai neuroni che trasporteranno al cervello l’informazione raccolta dalla retina.
Paradossalmente, la retina è costruita al contrario rispetto a come sarebbe logico idearla avendo un piano in mente. Le estremità dei recettori con i dischi sensibili alla luce si trovano infatti nella parte dei recettori più lontana dalla pupilla, quella che punta verso l’interno della testa. Le estremità che si connettono con i neuroni invece, e gli strati di neuroni connessi, si trovano sopra la retina, a contatto con l’umore vitreo.
Questa caratteristica crea una situazione particolare: il nervo ottico, cioè il fascio di fibre neurali che trasporta l’informazione visiva, deve andare verso il cervello, al di là della retina, ma si trova all’interno dell’occhio. Come si è risolta la situazione? Semplice, nella nostra retina c’è un buco attraverso il quale il nervo ottico passa per uscire dall’occhio.
Dato che i recettori sulla retina sono ciò che ci permette di vedere, la conseguenza di questa bislacca costruzione è la presenza di un punto cieco nei nostri campi visivi, uno per ogni occhio.
Nella vita di tutti i giorni non ce ne accorgiamo perché i campi visivi dei due occhi si sovrappongono e il nostro cervello somma e integra le due immagini creandone una singola, scevra da buchi, ma c’è un modo molto semplice per individuare il nostro punto cieco e viene descritto nell’attività.
La complessità dell’occhio aumenta ulteriormente quando si considera la presenza di due diversi tipi di recettori sulla retina, i coni e i bastoncelli, con proprietà complementari.
I coni sono presenti in tre diverse forme, ognuna sensibile a uno specifico intervallo di lunghezze d’onda, cioè a uno specifico colore. Ci sono i coni sensibili al rosso, al verde e al blu. La combinazione dell’attività di questi tre tipi di coni ci permette di percepire tutti i colori che vediamo. Passando per un attimo dalla visione biologica a quella artificiale, è interessante notare come la codifica in rosso, verde e blu venga molto spesso usata anche per definire i colori delle immagini digitali (codifica RGB).
I coni, inoltre, sono principalmente localizzati al centro della retina, in un’area chiamata fovea. In corrispondenza della fovea lo strato di neuroni che si trova tra l’umore vitreo e la retina si assottiglia, permettendo ai fotoni di raggiungere la retina più facilmente. Questa caratteristica, combinata con il fatto che i coni nella fovea sono molto densi, ci permette di vedere in modo molto dettagliato ciò che fissiamo direttamente, cioè ciò verso cui puntiamo la fovea.
I bastoncelli, invece, il secondo tipo di recettori, sono principalmente presenti nella periferia della retina. Di bastoncelli ce n’è solo un tipo, quindi ci permettono di distinguere diversi livelli di luminosità, ma non i colori. Allo stesso tempo però sono molto più sensibili alla luce rispetto ai coni. Di notte, quando c’è poca luce, sono i bastoncelli a permetterci di distinguere le forme. Infatti quando usiamo la visione notturna i colori quasi spariscono e vediamo tutto in bianco e nero.
Un altro esempio della sensibilità dei bastoncelli l’abbiamo guardando le stelle. Quando una stella è molto debole, la possiamo vedere con la visione periferica ma nel momento in cui giriamo gli occhi per fissarla direttamente, cioè quando le puntiamo contro la fovea densa di coni ma carente di bastoncelli, la stella sparisce.
L’occhio è così complesso e al contempo elegante che la sua esistenza era persino stata citata come esempio dell’impossibilità dell’evoluzione per selezione naturale. Sembrava quasi che l’occhio dovesse per forza essere stato pianificato a tavolino. Ma come abbiamo visto nemmeno l’occhio è costruito perfettamente. Inoltre, non è necessario avere un’intera retina formata perché la sensibilità alla luce possa essere utile alla sopravvivenza. Avere anche solo una o poche cellule sensibili a cambi di luminosità, pur non permettendo di distinguere forme e colori, può essere essenziale per capire quando un predatore si stia muovendo verso di noi o per trovare la superficie dell’acqua e andare nella direzione giusta, facendo letteralmente la differenza tra la vita e la morte per piccoli organismi.
Fare Scienze
Trova il tuo punto cieco
Materiale necessario:
1. Un foglio a quadretti
2. Una biro o una matita
3. Un righello
Su un foglio a quadretti disegnate una croce sulla sinistra e un pallino sulla destra a circa 8-10 cm di distanza, come nell’esempio qui sotto.
Ora chiudete solo l’occhio sinistro e alzate il foglio davanti a voi. Posizionate il foglio vicino al viso in modo che la croce sia di fronte all’occhio destro. Mentre l’occhio sinistro resta chiuso, fissate lo sguardo del destro sulla croce e intanto allontanate il foglio dal naso piano piano.
Vedrete che a un certo punto il pallino sparisce completamente. Anzi, non solo sparisce, ma al suo posto vedete un foglio a quadretti, integro, senza intervalli nei quadretti.
Questo succede perché il cervello usa l’informazione che ha per “riempire il buco”, e continua quindi semplicemente il pattern di quadretti che vede anche nel punto cieco, dove in realtà non sta vedendo nulla.