4.30' διάβασμα
ο ανθρώπινος αμφιβληστροειδής σε σύγκριση με τον φωτογραφικό αισθητήρα
Α. Αραβαντινός
Αφυπηρετήσας Καθ. Φυσικής, Παν. Δυτικής Αττικής (ΠαΔΑ)
Τμήμα Φωτογραφίας & Οπτικοακουστικών Τεχνών
Αφορμή για αυτό το κείμενο ήταν η αναφορά σε σχετικά πρόσφατη έκδοση βιβλίου εκλαΐκευσης της επιστήμης του Νταβίντ Κάγιε με τίτλο : «ΠΟΣΟ ΖΥΓΙΖΟΥΝ ΤΑ ΣΥΝΝΕΦΑ ;», από τις Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, Ηράκλειο 2023. Στο βιβλίο αυτό υπάρχει συγκεκριμένο κεφάλαιο όπου «υπολογίζεται» ότι ο ανθρώπινος αμφιβληστροειδής αντιστοιχεί αναλογικά με 576 Megapixels ψηφιακού αισθητήρα φωτογραφικής μηχανής.
Είναι αρκετά συνηθισμένο στη προσπάθεια μιας απλοποιημένης περιγραφής του πώς μπορεί να λειτουργεί μια σύγχρονη φωτογραφική μηχανή, να γίνεται συγκριτική αναφορά αυτής με τον ανθρώπινο οφθαλμό. Έτσι, ο φωτογραφικός φακός ισοδυναμεί με τον κρυσταλλοειδή φακό, ο φωτοφράκτης με το βλέφαρο, το διάφραγμα με την ίριδα και τέλος ο ψηφιακός αισθητήρας με τον αμφιβληστροειδή. Βέβαια η συγκριτική αυτή αντιστοίχιση αν και φαίνεται να λειτουργεί με σχετική επιτυχία σε πρώτο επίπεδο αρχίζει να εμφανίζει διαφορές στη λεπτομερειακή διερεύνηση για τον ακριβή ρόλο της λειτουργίας του καθενός.
Εν προκειμένω δηλαδή και θέλοντας να εστιάσουμε αποκλειστικά και μόνο στο ζευγάρι φωτογραφικού αισθητήρα – αμφιβληστροειδή θα παραθέσουμε κάποια από τα χαρακτηριστικά του ανθρώπινου αμφιβληστροειδή (ποια δηλαδή είναι η δομή του αλλά και η λειτουργία του) προκειμένου να εκτιμήσουμε τον βαθμό της επιτυχίας μιας τέτοιας συγκριτικής αναφοράς. Στις φωτογραφίες που ακολουθούν παρουσιάζονται ενδεικτικά οι ψηφιακοί αισθητήρες μιας τυπικής φωτογραφικής μηχανής όπου τα έγχρωμα pixel (κόκκινα – πράσινα – μπλε) είναι ομοιόμορφα διατεταγμένα σε όλη την έκτασή του.
 |
| εικόνα1 |
 |
| εικόνα1α |
Στη συνέχεια παρατίθενται σε συντομία δεκαπέντε χαρακτηριστικά σημεία της δομής αλλά και της λειτουργίας του ανθρώπινου αμφιβληστροειδή.
1. Στον ανθρώπινο αμφιβληστροειδή υπάρχουν δυο διαφορετικές κατηγορίες από φωτοϋποδοχείς τα ραβδία και τα κωνία. Έχουν διαφορετικό γεωμετρικό σχήμα και επιτελούν διαφορετικό έργο. Τα ραβδία είναι υπεύθυνα για την ασπρόμαυρη όραση, έχουν πλήθος περίπου 120 εκατομμύρια ενώ τα κωνία (προσφέρουν την έγχρωμη όραση) και έχουν πλήθος περίπου 6 εκατομμύρια. Έτσι λοιπόν κάθε ανθρώπινος οφθαλμός διαθέτει στον αμφιβληστροειδή του περίπου 126 εκατομμύρια φωτοϋποδοχείς.
2. Αυτά τα 126 εκατομμύρια φωτοϋποδοχείς μεταφέρουν την πληροφορία τους αξιοποιώντας τις μόλις 400 χιλιάδες νευρικές ίνες που καταλήγουν στον εγκέφαλο. Δηλαδή, μια νευρική ίνα μπορεί να αναφέρεται (κατά μέσο όρο) σε περίπου 315 φωτοϋποδοχείς (ραβδία αλλά και κωνία).
Στην εικόνα που ακολουθεί παρουσιάζεται απλοποιημένα η περίπλοκη σχηματική δομή μιας τομής του ανθρώπινου αμφιβληστροειδή σε οριζόντια αναπαράσταση. Το προσπίπτον φως δηλαδή εισέρχεται εν προκειμένω από την αριστερή πλευρά της εικόνας και οδηγείται οριζόντια προς τα δεξιά προκειμένου να συναντήσει, και έτσι να ενεργοποιήσει, τους φωτοευαίσθητους υποδοχείς ραβδία-κωνία. Τα ραβδία απεικονίζονται ενδεικτικά με μπλε χρώμα ενώ αντίστοιχα τα κωνία με κόκκινο.
 |
| εικόνα 2 |
3. Η κατανομή των ραβδίων (διάσταση διατομής περίπου 0.6μm) και των κωνίων (διάσταση διατομής περίπου 2.5μm) δεν είναι ομοιόμορφη στην επιφάνεια του αμφιβληστροειδή. Τα κωνία βρίσκονται κυρίως στη κεντρική περιοχή, σε ιδιαίτερα μάλιστα πυκνή διάταξη εξαγωνικής διευθέτησης, ενώ τα πολυπληθή ραβδία κυριαρχούν στις περιφερειακές περιοχές του.
4. Υπάρχουν τριών διαφορετικών κατηγοριών κωνία που ευαισθητοποιούνται σε διαφορετικές περιοχές του μήκους κύματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Συγκεκριμένα στο κόκκινο (τα L κωνία), στο πράσινο (τα M κωνία) και στο μπλέ (τα S κωνία). Αντίθετα τα ραβδία είναι όλα τα ίδια και δεν διαφέρουν μεταξύ τους σε επί μέρους κατηγορίες.
5. Το πλήθος των L, M και S κωνίων είναι διαφορετικό. Τα S κωνία (η ευαισθησία τους κυρίως στο μπλε) είναι αριθμητικά σημαντικά πιο λίγα από τα M και L κωνία.
6. Η ευαισθησία των ραβδίων είναι καλλίτερη από την αντίστοιχη των κωνίων. Στην πράξη αυτό σημαίνει ότι σε αδύναμο προσπίπτον φως τα ραβδία εύκολα αποκρύνονται ενώ τα κωνία όχι. Τα κωνία δηλαδή χρειάζονται έντονο φως προκειμένου να ευαισθητοποιηθούν και να αντιδράσουν.
7. Υπάρχει συγκεκριμένη περιοχή στον αμφιβληστροειδή όπου απουσιάζουν και οι δυο αυτές κατηγορίες των φωτοϋποδοχέων. Η περιοχή αυτή ονομάζεται «τυφλό σημείο». Πρόκειται για εκείνη την μικροσκοπική περιοχή όπου το οπτικό νεύρο του κάθε οφθαλμού «συνδέεται» και επικοινωνεί με τμήματα του εγκεφάλου.
8. Τα ραβδία συνδέονται σε ομάδες, με αρκετά μέλη, προκειμένου να μεταφέρουν την πληροφορία τους προς τον εγκέφαλο, ενώ αντίθετα τα κωνία φαίνεται να μπορούν και μεμονωμένα να μεταφέρουν την αντίστοιχη οπτική πληροφορία.
9. Τα κωνία έχουν γενικά πιο γρήγορη αντίδραση από τα ραβδία. Υπό την επίδραση όμοιας και ταυτόχρονης φωτεινής ροής τα σήματα από τα ραβδία φθάνουν στον ανθρώπινο εγκέφαλο με καθυστέρηση περίπου 0.1sec από την αντίστοιχη άφιξη των σχετικών σημάτων από τα κωνία.
10. Τα L κωνία (ευαίσθητα στη περιοχή της κόκκινης ακτινοβολίας) αντιδρούν πιο γρήγορα από τα αντίστοιχα που ευθύνονται για την μπλέ ακτινοβολία (S κωνία).
11. Ο αμφιβληστροειδής δεν παρουσιάζει την ίδια ακριβώς ευαισθησία σε όλη του την έκταση. Στη κεντρική περιοχή που δημιουργείται η έγχρωμη όραση η ευαισθησία φαίνεται να είναι αρκετά μεγαλύτερη από ότι στη περιφέρειά του.
12. Ο αμφιβληστροειδής περιορίζει τον οπτικό θόρυβο που μπορεί να δημιουργείται από τις τυχαίες διακυμάνσεις της φωτεινής ροής που προσπίπτει σε αυτόν.
13. Η επιφάνεια του αμφιβληστροειδή φαίνεται να διαθέτει μια πολύ λεπτή, κίτρινη μεμβράνη που «λειτουργεί» σαν φίλτρο και έτσι μειώνει την ένταση από τα μικρά μήκη κύματος του φωτός που προσπίπτουν σε αυτήν π.χ. τη μπλε συνιστώσα του ορατού φωτός που κυριαρχεί στον ουρανό με το φως του ήλιου.
14. Η παράπλευρη (ή πλευρική) αναστολή έχει σημαντική συμμετοχή στον ανθρώπινο αμφιβληστροειδή, με αυτό το τρόπο η ανταπόκριση του σήματος που μεταδίδει ένας φωτοϋποδοχέας μπορεί να επηρεαστεί από την δραστηριότητα των γειτονικών του φωτοϋποδοχέων. Έτσι εξομαλύνεται το απεικονιζόμενο οπτικό πεδίο και διακρίνονται λεπτομέρειες σε έντονα λαμπερές αλλά και σε σκοτεινές περιοχές εξ ίσου ικανοποιητικά.
15. Η οπτική πληροφορία προτού «εγκαταλείψει» τον αμφιβληστροειδή υφίσταται κάποια προκαταρκτική επεξεργασία και έτσι αποστέλλεται στον ανθρώπινο εγκέφαλο σαν μια πιο απλοποιημένη εικόνα προς αναγνώριση.
Τα χαρακτηριστικά που προαναφέρθηκαν, αποτελούν μερικές από τις πιο σημαντικές διαφορές που υπάρχουν στον ανθρώπινο αμφιβληστροειδή σε σχέση με την λειτουργία του ψηφιακού αισθητήρα των σύγχρονων φωτογραφικών μηχανών. Ο αμφιβληστροειδής καταναλώνει την μεγαλύτερη ποσότητα οξυγόνου ανά μονάδα βάρους συγκριτικά με οποιονδήποτε άλλο ιστό του ανθρώπινου σώματος. Έχει το χαρακτηριστικό τα κύτταρα που διαθέτει να μην επιδέχονται αναπλήρωση σε περίπτωση βλάβης, ενώ μάλιστα θεωρείται και σαν το πιο απομακρυσμένο τμήμα του εγκεφάλου που σχετικά εύκολα εξετάζεται οφθαλμιατρικά (βυθοσκόπηση).
Είναι προφανές ότι ο ανθρώπινος αμφιβληστροειδής δεν μπορεί να αντιστοιχηθεί εύκολα με έναν ψηφιακό αισθητήρα που χρησιμοποιούν οι σύγχρονες φωτογραφικές μηχανές.
© periopton
Απαγορεύεται από το δίκαιο της Πνευμ. Ιδιοκτησίας
η καθ' οιονδήποτε τρόπο χρήση/αναπαραγωγή/ιδιοποίηση
του παρόντος άρθρου (ολόκληρου ή αποσπασμάτων)
