10 Fenomenos visuais fundamentais

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Funções e Fenômenos Visuais Fundamentais
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O Olho Humano
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Estrutura do olho
Córnea: lente externa transparente, responsável pelo foco.
Iris: músculo colorido que se adapta à quantidade de luz
Pupila: orifício interno à Iris por onde entra a luz
Cristalino: lente interna que realiza a acomodação. Responsável pela visão de perto.
Retina: parede interna ao olho composta de fotorreceptores
Nervo óptico: células nervosas que transmitem a informação visual
Ponto cego: ponto no retina que não tem receptores e não forma imagem no campo visual periférico externo de cada olho.
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Tipos de Fotorreceptores
Cones: fotorreceptores específicos para visão colorida. A visão levada a cabo com os cones denomina-se visão fotópica (da raiz grega phot, que significa "luz", e optos, que significa "ver").
Bastonetes:fotorreceptores específicos para visão na penumbra. A visão realizada com os bastonetes chama-se visão escotópica (do grego skotos, que significa "escuridão"). 
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Na retina de muitas espécies, os bastonetes e os cones apresentam tendências adaptativas. Nos animais noturnos, a retina consiste principalmente em bastonetes, mais apropriados à visão noturna. Por isso, a retina do animal noturno típico desenvolve uma alta sensibilidade à luz, em vez de acuidade. Por outro lado, nos animais diurnos a retina ou é totalmente dominada pelos cones (p.ex.: a maioria das espécies de aves), permitindo assim alto grau de acuidade, ou possui bastonetes e cones (p. ex., os primatas), o que habilita tanto a sensibilidade quanto a acuidade. 
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ADAPTAÇÃO AO ESCURO 
Os bastonetes e os cones diferem fundamentalmente na resposta às condições gerais de iluminação.
Em outras palavras, nossa sensibilidade aumenta gradativamente O processo de ajustamento a um ambiente fracamente iluminado chama-se adaptação ao escuro. 
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Assim como a exposição à escuridão aumenta a sensibilidade da retina, a exposição à luz decresce em um processo chamado adaptação à luz. A princípio, a exposição à luz pelo olho adaptado à escuridão resulta em uma elevação rápida do limiar (isto é, perda de sensibilidade) que continua por pouco tempo, em ritmo cada vez mais lento. Então ele leva alguns minutos para se estabilizar. Ocasionalmente, os efeitos comportamentais da adaptação à luz podem ser fortes. Quando a retina, adaptada à escuridão, se confronta de súbito com uma luz intensa, como quando deparamos com a luz brilhante do dia ao sair de um auditório escuro, a sensação imediata pode ser bem desagradável. 
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Propriedades da Visão Fotópica (Cones) e Escotópica (Bastonetes) dos Seres Humanos
 
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Base Fotoquímica da Adaptação ao Escuro
A adaptação ao escuro envolve uma alteração química complexa dentro dos bastonetes. Os bastonetes da maioria dos vertebrados contêm um fotopigmento chamado rodopsina, que absorve a luz; a estimulação desse pigmento marca a primeira fase da resposta à energia luminosa.
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A rodopsina (do grego rhodon, "rosa", e opsis, "visão") é uma substância química instável que se altera imediatamente com a energia luminosa; exposta à luz, decompõe- se ou fica descorada. (A cor aparente do pigmento passa por fases de alteração do vermelho ao incolor; tecnicamente, a alteração molecular na rodopsina sob a exposição à luz denomina-se isomerização.) Por outro lado, a rodopsina se regenera na escuridão. 
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A regeneração da rodopsina é o processo fotoquímico básico, fundamento da adaptação ao escuro pelos bastonetes. A rodopsina sofre o descoramento pela ação da luz para formar o retinal, pigmento amarelo encontrado em todos os fotorreceptores, e a opsina, uma proteína incolor. Prosseguindo o descoramento, o retinal se converte em uma forma de vitamina A (também chamada retinol). Na parte regenerativa do ciclo, quando o olho é mantido no escuro, a vitamina A se une à opsina para reconstituir a rodopsina. Desse modo, estabelece-se o equilíbrio entre a decomposição da rodopsina pela luz e sua regeneração ou síntese subsequente no escuro, a partir de seus elementos constituintes. 
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Cegueira Noturna 
Como a vitamina A é parte indispensável da restauração da rodopsina, uma deficiência séria dessa vitamina alteraria de maneira acentuada a adaptação ao escuro. Uma carência crítica de vitamina A na dieta poderia produzir uma dificuldade patológica para se enxergar à noite ou com iluminação fraca, chamada cegueira noturna (ou nictalopia). Há evidências de que a deficiência continuada causa um dano retiniano extenso ocasionando inclusive a possibilidade da cegueira definitiva. 
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Base Neural da Adaptação ao Escuro 
A sensibilidade visual pode variar um pouco sem que haja grandes alterações correspondentes na concentração da rodopsina.
Provavelmente a adaptação é mediada tanto por processos fotoquímicos quanto por processos neurais. 
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Dentro do contexto da adaptação ao escuro há várias diferenças funcionais importantes entre bastonetes e cones. Os cones se adaptam mais rapidamente à escuridão do que os bastonetes, mas são, basicamente, muito menos sensíveis. Embora relativamente lentos para se adaptar, os bastonetes possibilitam muito mais sensibilidade em condições de luz reduzida do que os cones. Existe urna importante diferença funcional extra entre bastonetes e cones. Essa diferença está ligada não somente às condições gerais de iluminação e adaptação, mas também ao comprimento de onda da iluminação.
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Sensibilidade Espectral e Desvio de Purkinje 
Os diferentes comprimentos de onda diferem acentuadamente no efeito exercido sobre os fotorreceptores do olho.
 Essa diferença na sensibilidade de bastonetes e cones para comprimentos diferentes de onda de luz significa que, quando a visão muda de fotópica para escotópica durante a adaptação ao escuro, ela se torna mais sensível às ondas mais curtas de luz. Em termos perceptuais, certos comprimentos de ondas luminosas parecerão mais brilhantes do que outros, dependendo de que se use a visão fotópica ou a escotópica. 
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Somente quando os níveis de luz são suficientes para ativar a visão fotópica (e os cones) é que ocorre realmente a percepção de cores ou matizes. Quando a estimulação visual atinge apenas os níveis escotópicos, estimulando apenas os bastonetes, as luzes fracas são visíveis, porém incolores. Ou seja, todos os comprimentos de onda são vistos como uma série de tons de cinza. 
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Somente quando os níveis de luz são suficientes para ativar a visão fotópica (e os cones) é que ocorre realmente a percepção de cores ou matizes. Quando a estimulação visual atinge apenas os níveis escotópicos, estimulando apenas os bastonetes, as luzes fracas são visíveis, porém incolores. Ou seja, todos os comprimentos de onda são vistos como uma série de tons de cinza. O intervalo incolor na energia radiante para um dado comprimento de onda - o intervalo entre ver apenas uma luz e ver uma cor - é dado como a distância vertical entre as curvas de limiar escotópico e fotópico. Isso é chamado intervalo fotocromático. Esse intervalo incolor é maior na extremidade das ondas curtas e menor na extremidade de ondas longas do espectro, onde tanto os bastonetes como os cones são relativamente insensíveis. 
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As luzes fracas, cujos comprimentos de onda são de 650 nm (nano – nanometro) ou mais, tiverem intensidade suficiente para serem vistas, também serão vistas como coloridas (ou seja, como vermelhas). Em outras palavras, a intensidade do limiar de uma luz próxima de 650 nm, que mal consegue estimular os bastonetes, também tem intensidade suficiente para estimular os cones (os quais medeiam experiência da cor). Por causa da insensibilidade dos bastonetes às ondas longas da luz, a estimulação com luz além de cerca de 650 nm provavelmente não excita os bastonetes.
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O Efeito de Purkinje 
Johannes (Jan) Evangelista von Purkinje, fisiologista tcheco descreveu o efeito em 1825. 
Purkinje observou que as placas de sinalização
pintadas de azul e vermelho pareciam ter um brilho pouco diferente em horas diferentes do dia. Embora ambas as cores parecessem ter o mesmo brilho durante o dia, no alvorecer o azul parecia mais brilhante do que o vermelho.
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O que estava ocorrendo era uma alteração no brilho ele certos comprimentos de onda por causa da mudança ela visão fotópica para a escotópica. 
Em condições de iluminação reduzida, usando-se a visão escotópica de bastonetes, o sistema visual é mais sensível às ondas curtas da luz do que às ondas longas; como resultado, com iluminação reduzida, a luz composta de ondas curtas parece mais brilhante do que a luz das ondas longas. 
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Assim, quando dependem da visão fotópica durante a aproximação do crepúsculo as ondas longas "vermelhas" de início parecem relativamente brilhantes se comparadas às ondas curtas "verdes", mas à medida que o crepúsculo avança e aumenta a ação da visão escotópica às cores originalmente avermelhadas surgem como um cinza mais escuro do que as cores anteriormente verdes. No crepúsculo profundo, as cores avermelhadas realmente parecem negras. Como a visão escotópica é incolor e todas as "cores" surgem apenas como tons diferentes de cinza; quando a iluminação é reduzida os verdes à luz do dia mudam para cinza à luz da lua e os vermelhos mudam para negros à luz da lua.
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Localização Retiniana e Comprimento de Onda 
O limiar absoluto depende da classe específica de fotorreceptores estimulados. A visão fotópica, mediada pela fóvea, onde há concentração de cones, tem um limiar muito mais elevado (ou seja, menos sensível) do que a visão escotópica da periferia retiniana, que contêm bastonetes. 
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De modo geral, o olho é mais sensível quando a luz disponível atinge a área retiniana onde a densidade dos bastonetes é máxima. Tanto para a visão escotópica como para a fotópica o limiar absoluto não é afetado de modo igual pela energia radiante de todas as regiões do espectro. O limiar absoluto varia com o comprimento das ondas de luz. Para a visão escotópica, a luz por volta de 500 nm é o valor mais baixo de limiar absoluto, enquanto a visão fotópica atinge o limiar absoluto mais baixo para a luz em cerca de 550nm.
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Ondas eletromagnéticas podem ser interpretadas com relação ao comprimento e a amplitude.
Com relação a frequência; as ondas eletromagnéticas que são transformadas pelo olho humano vão de 450 a 750 nanômetros. Elas são interpretadas em cores e correspondem em ordem crescente ao violeta, azul, anil, verde, amarelo, laranja e vermelho.
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Acuidade Visual
A acuidade visual se refere à capacidade de resolver detalhes finos e distinguir umas das outras as diferentes partes do campo visual. Existem cinco tipos principais de acuidade, cada uma envolvendo uma tarefa visual diferente: detecção, verniê ou localização, resolução, reconhecimento e acuidade dinâmica. 
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A acuidade de detecção
refere-se à detecção de um estímulo- alvo no campo visual. Muitas vezes, um objeto pequeno de tamanho especificado deve ser detectado em um fundo negro. 
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A acuidade de verniê, ou de localização
é a capacidade de detectar se duas linhas, colocadas ponta com ponta, são contínuas ou se uma delas se acha deslocada com relação à outra. A extensão do deslocamento pode ser variada, sendo o nível de acuidade estabelecido pelo nível em que o observador não consegue perceber o desalinhamento das duas linhas. Sempre que precisarmos alinhar ou combinar dois pontos ou linhas, como colocar uma chave numa fechadura ou alinhar um controle giratório de uma escala em um equipamento de precisão estaremos usando a acuidade de localização, ou de verniê. 
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A acuidade de resolução
é a capacidade de perceber uma separação entre elementos discretos de um padrão. Assim, pode-se determinar se em um padrão de grade as linhas podem ser vistas como distintas e posicionadas em certa orientação (p. ex., vertical e horizontal). À medida que as linhas se vão afinando e aproximando, as linhas discretas ou a orientação do padrão de grade parecem ir desaparecendo aos poucos. 
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A acuidade de reconhecimento
é, talvez, a forma mais familiar de acuidade. Normalmente ela requer que o observador dê o nome dos estímulos-alvo. As letras de exame no oftalmologista, por exemplo, são usadas para medir a acuidade de reconhecimento. 
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A acuidade dinâmica
é a detecção e a localização de estímulos em um alvo móvel. Diferentemente dos tipos estáticos de acuidade apresentados antes, a acuidade dinâmica não se presta a um valor único; ela varia com a velocidade do alvo, diminuindo quando a velocidade do alvo aumenta. É decisiva em muitas atividades familiares rotineiras, como dirigir um veículo por exemplo.