I – Conceptos generales de la Percepción Visual. Psicofísica de la Luz

Iniciamos un ciclo de entregas donde pretendo dar un resumen de lo más significativo sobre la percepción visual. Existe mucha información sobre este tema pero,  en la mayoría de casos está sesgada por el autor  o por el tipo de enfoque que se le ha dado, según sean físicos, optómetras, psicólogos u oftalmólogos. Lo que he intentado es aunar la información más significativa y aunque mi visión inicial es la del oftalmólogo, gracias a mi vinculación con los físicos y optómetras en la UPC y con los psicólogos en la UAB, creo que puedo aportar un cierto plus para unificar criterios, ofreciendo una visión más general donde se aproximen posiciones y con ello un texto más comprensible para todos.
En este primer capítulo desarrollaremos los puntos que aparecen a continuación:

1.- La Percepción Visual. Introducción.

2.- Psicofísica de la Luz:

– Espectro electromagnético
– Radiometría y fotometría.
– Ley de Abney.
– Terminología.
– Potencia luminosa:
– Intensidad luminosa:
– Luminancia:
– Iluminancia retiniana
– Ley de la inversa del cuadrado.

1.- LA  PERCEPCIÓN VISUAL. INTRODUCCIÓN.

Desde la antigüedad, la primera función del sistema visual era proveer información para realizar las tareas del día a día, información sobre el entorno que nos rodea y que nos sirve para la toma de decisiones desde el punto de vista de actuar.
Si tenemos sed y queremos beber, lo primero que debemos hacer es mirar a nuestro alrededor  y localizar un vaso y una jarra de agua, debemos mirar donde están estos objetos para poder realizar la acción motora de beber. Si no sabemos dónde están estos objetos, haremos movimientos de búsqueda con la cabeza y con los ojos, lo cual supone utilizar la visión periférica para localizar los objetos e, inmediatamente, focalizarlos con la mácula. La información que llega al cerebro sirve para identificar a los objetos y para iniciar el proceso motor, en este caso, de ir a cogerlos, es decir, calcular la distancia, peso, etc, para extender el brazo y que la mano pueda alcanzarlos y ejecutar el movimiento de servir agua y llevar el vaso a la boca.

Este proceso implica tres mecanismos, el de la mirada para localizar objetos, el motor para asirlo y el visual para ajustar el movimiento. El conjunto de estos tres sistemas es lo     que denominamos, Sistema atencional supervisor (“Supervisory Attention System” de Normann and Shallice, 1986) o, Ejecutivo Central (“Central Executive” de Baddeley, 2007) que se resume en: Dónde mirar, qué hacer y, qué buscar. Estos sistemas se realizan en el cerebro en distintas áreas, las tareas visuales se dan en la región occipital y parcialmente en los lóbulos parietal y temporal; las tareas motoras en  la región parietal y frontal y, el “control de esquemas”, en la región dorsolateral del cortex  prefrontal. Estas áreas están recíprocamente conectadas.

Uno de los puntos más importantes es dónde fijamos la mirada. Inicialmente, es el cerebro el que dirige la mirada hacia aquello que hemos decidido mirar, bien directamente sobre el objeto que queremos, porque sabemos dónde está o, mirando alrededor nuestro porque no lo localizamos y lo buscamos con movimientos de los ojos y la cabeza. En este proceso de búsqueda, la información que analizamos no es “al detalle” de todos los objetos que entran en nuestro campo visual, esos objetos los identificamos mediante un pequeño grupo de datos que, sin “verlos perfectamente” sabemos qué son y nos permiten decidir sobre sí es o no es el objeto  que buscamos, es un mecanismo de escáner.  Los detalles que utiliza el cerebro de cada objeto son las características “salientes” de esos objetos: color, formas, contrastes, etc. Este mecanismo de búsqueda y selección corresponde a un mecanismo que denominamos “Top-down”.

Uno de los puntos de mayor importancia en el estudio de la percepción visual es el del mecanismo de escáner. Qué nos lleva a mover los ojos en unas determinadas direcciones, cuáles son los detalles, la información,  qué valora el cerebro durante este proceso de escaneo para decidir nuestras actuaciones posteriores. Un ejemplo claro lo tenemos en el jugador de tenis de mesa, la pelota va a una velocidad de 80 msg y un movimiento de “seguimiento” tarda 200 mseg, lo que implica que el jugador no puede seguirla, debe tener una estrategia visual de intentar predecir donde ira la bola para tener tiempo de colocar la pala en el lugar adecuado, se deberá fijar en el movimiento de la mano, posición de la pala, dirección de la mirada del contrincante, etc, un amplio grupo de “señales” que debe saber interpretar para adelantar su movimiento.

Actualmente, mediante los sistemas de “eye tracker”, podemos analizar los movimientos que hacen los ojos, los puntos sobre los que se fija la mirada y así  intentar discernir cómo se realiza este escaneo, los puntos relevantes, etc, para buscar mecanismos comunes en cada tipo de acción, deporte, etc, para poder conocerlo mejor y, mediante ejercicios específicos, poder trabajarlo e incrementar el rendimiento (conducción de vehículos, deportes..).
El proceso de percepción visual se inicia con la luz que llega al ojo procedente de los objetos, por ello es imprescindible que antes de iniciar el estudio de los mecanismo de la percepción, repasemos los puntos más relevantes de la luz y de la psicofísica de la luz.

2.-  PSICO-FÍSICA DE LA LUZ.

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO.

El ojo humano es capaz de detectar solo una parte del espectro electromagnético, la banda de radiaciones entre 380 nm y 720 nm. La luz llega a los ojos como una radiación que contiene paquetes de energía denominados “cuantos” o “fotones”. Esta energía la podemos calcular mediante la fórmula que establece una relación directamente proporcional a la velocidad de la luz y la constante de Planck e inversamente proporcional a la longitud de onda de luz o, mediante la fórmula que multiplica la constante de Planck por la frecuencia de la luz.

Esta relación matemática muestra que los cuantos de las radiaciones de baja longitud de onda, como la banda de azules, tienen más energía  que los cuantos de bandas más largas. Desde el punto de vista clínico tiene importancia ya que la exposición a los ultravioleta, de onda corta, produce más daño tisular que las radiaciones de onda larga como los infrarrojos. Recordemos que los UV tipo C dañan la córnea, por absorberse en mayor grado a este nivel, mientras que los UV tipo B y A, dañan especialmente el cristalino, por eso los primeros producen queratitis (cuando tomamos el sol o esquiamos sin protección) y los otros aceleran el proceso de cataratas o degeneración macular tras cirugía de cataratas, al dejar pasar las radiaciones hasta la retina.

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO DE LA LUZ

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO DE LA LUZ

RADIOMETRÍA Y FOTOMETRÍA.

La RADIOMETRÍA hacer referencia al poder de una fuente de radiación electromagnética, independientemente de su efecto sobre la visión, mientras que el término FOTOMETRÍA hace referencia al poder de la radiación respecto al sistema visual y su medida en clínica la realizamos estudiando la curva de luminosidad fotópica, que nos muestra como ciertas longitudes de onda del espectro visible de luz, son más efectivas respecto a la visión. Las unidades de ambas son diferentes, la radiometría utiliza los watios (energía radiante) y la fotometría utiliza el lumen.

Si tenemos 2 radiaciones de luz con longitud de onda diferente, una de 400 nm y otra de 600 nm, y ambas con una potencia de radiación de 10 W, veremos que la de 400 nm, con esa potencia, no produce estimulación visual, mientras que la de 600 si lo hace, con una eficiencia de 0.62. Con este ejemplo vemos como dos estímulos de igual potencia radiométrica, 10 W, producen resultados en al visón diferentes, fotométricamente hablando.
La unidad básica de la fotometría es el LUMEN, una medida del poder de la luminosidad, y por convención decimos que 1 Watio tiene 680 lumens en una radiación de longitud de onda igual a 555 nm. De esta forma podemos expresar la eficacia de todas las longitudes de onda así una radiación de 650 nm tiene una energía de,  0.1 x 680, igual a 68 lumens/W, donde 0.1 corresponde a la eficiencia de la radiación de 650 nm obtenida en las curvas fotométricas de luminosidad espectral.

LEY DE ABNEY.

La mayoría de objetos emiten luz reflejada de una fuente distante. Esta luz reflejada suele tener una mezcla de diferentes longitudes de onda de forma que podemos calcular su luminosidad sumando cada una de las energías que corresponden a cada una de esas longitudes de onda, los lumens se suma y obtenemos el total, es la Ley aditiva de Abney.

TERMINOLOGÍA.

POTENCIA LUMINOSA: es la medida general, total, no direccional, de la luz emitida por una fuente, como la que produce una bombilla, 1000 lumens en todas direcciones. Las fuentes de luz pueden ser incandescentes, cuando la luz se genera por calor o, luminiscentes, cuando la luz se produce por la excitación de átomos individuales.

INTENSIDAD LUMINOSA: es la potencia de la luz contenida en una dirección determinada, en un cono con un ángulo determinado y se mide en candelas. Una candela es un lumen por esteradian y, un esteradian es un cono de una esfera que se calcula con la fórmula:

w = A / r2

donde “r” es el radio de la esfera y A el área de la superficie que subtiende la esfera.
LUMNANCIA: cuantifica la cantidad de luz que llega de una superficie, como una hoja de papel, en una determinada dirección. La luminancia es un término perceptivo y lo podemos hacer equivalente a un atributo físico, y sería el brillo. La luminancia se expresa en candelas por área de superficie proyectada: candelas  / metro cuadrado (cd / m2).

Es interesante saber que la luminancia o brillo de una superficie, lo percibimos invariante independiente  a la distancia que nos encontremos, se mantiene constante aunque nos acerquemos o nos alejemos y esto se debe a que el incremento o descenso de candelas es proporcional al cambio de tamaño de esa superficie a nivel retiniano. Si nos alejamos, el tamaño de ese objeto se hace más pequeño, de forma proporcional a la perdida de luz reflejada, así su luminosidad (luminancia), no varía.

ILUMINANCIA: es la cantidad de luz que cae en una superficie y se expresa en Lux o lumens por metro cuadrado. Es importante recordar que la iluminancia no depende de la superficie sobre la que se proyecta, esta tendrá importancia cuando hablemos de la luminancia, la luz reflejada  por la superficie. Tiene interés a la hora de marcar recomendaciones sobre las condiciones de iluminación de una habitación o un área más grande, como un centro comercial, etc. Una iluminancia muy fuerte puede causar reflejos que molesten y ocasionen un cansancio visual poco recomendable.

ILUMINANCIA RETINIANA La visión empieza con la llegada de la luz a la retina y por lo dicho hasta ahora podríamos aplicar el concepto de iluminancia y calcular la cantidad de luz que llega a la retina en función de los medios dióptricos y, muy especialmente, del tamaño de la pupila, diafragma que regula el paso de luz hacia la retina. La iluminancia retiniana se expresa un trolands (td) como unidad y se obtiene del producto de la luminancia de la superficie que se está viendo por el área pupilar.

LEY DE LA INVERSA DEL CUADRADO.

Hace referencia a la iluminancia y nos dice que la cantidad de luz, de lumens,  que cae sobre una superficie es inversa al cuadrado de la distancia a la que se encuentra respecto a la fuente de luz:

E = I / d2

Donde E es la iluminancia, I la intensidad de la fuente de luz y d la distancia de esta respecto a la superficie donde se proyecta dicha luz. Esta fórmula asume que la superficie es perpendicular a la fuente de luz, en caso que estuviera inclinada, la cantidad de luz que llega será diferente y la fórmula cambia introduciendo el coseno del ángulo que forman la luz, el plano perpendicular a su línea de difusión  y la superficie sobre la que se proyecta:
E =  (I / d2  )  cos θ

Anuncios

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s