Disparità retinica e percezione della distanza PDF

DISPARITÀ RETINICA E PERCEZIONE DELLA DISTANZA La disparità retinica è un meccanismo chiave per la percezione della profondità e della distanza. Si basa sulla geometria della visione binoculare: Fissazione: Quando fissiamo un oggetto, l'immagine di quell'oggetto viene proiettata sulla fovea di...

DISPARITÀ RETINICA E PERCEZIONE DELLA DISTANZA La disparità retinica è un meccanismo chiave per la percezione della profondità e della distanza. Si basa sulla geometria della visione binoculare: Fissazione: Quando fissiamo un oggetto, l'immagine di quell'oggetto viene proiettata sulla fovea di entrambi gli occhi. La fovea è la zona della retina con maggiore acuità visiva. Piano Oróptero: Tutti i punti che si trovano sulla stessa calotta sferica (piano oróptero) proiettano su punti della retina con la stessa deviazione angolare rispetto alla fovea. Ciò significa che tutti questi punti sono percepiti alla stessa distanza da noi. Le deviazioni nasali sulla retina di un occhio corrispondono alle deviazioni temporali nell'altro occhio. Neuroni Binoculari in V1: I neuroni nella corteccia visiva V1 sono binoculari, cioè ricevono input da entrambi gli occhi. Questi neuroni hanno campi recettivi che si estendono su entrambi gli occhi. In V4 le informazioni sono segregate per occhio, poi gli interneuroni le fanno convergere in V1, dove si creano colonne a dominanza destra e sinistra, o binoculari. Disparità Zero: I neuroni V1 con disparità zero sono massimamente attivati da oggetti alla stessa distanza del punto di fissazione. Ciò si verifica quando i gradi di deviazione temporale rispetto alla fovea di un occhio corrispondono ai gradi di deviazione nasale nell'altro occhio. Disparità per Oggetti Distanti e Vicini: Gli oggetti posti davanti o dietro il piano di fissazione generano gradi di disparità diversi. Oggetti Vicini: Hanno un eccesso di deviazione temporale (laterale) rispetto alla fovea in entrambi gli occhi.  Oggetti Distanti: Hanno un eccesso di deviazione nasale (mediale) rispetto alla fovea in entrambi gli occhi. Neuroni Sintonizzati sulla Disparità: Neuroni specifici in V1 e V2 (strie spesse) sono sintonizzati per rispondere a diversi gradi di disparità, codificando le distanze relative rispetto al punto di fissazione. Integrazione in V5: L'informazione sulla disparità viene integrata a livelli successivi, come V5, dove si ha una convergenza di segnali da neuroni che codificano la disparità, permettendo di determinare se l'oggetto è più vicino o più lontano. VISIONE A COLORI: SINTESI ADDITIVA E SOTTRATTIVA La visione a colori è basata sulla capacità di percepire diverse lunghezze d'onda della luce: Luce Bianca: La luce bianca è composta da diverse lunghezze d'onda. Fotorecettori: Non abbiamo fotorecettori per tutte le lunghezze d'onda, ma solo tre tipi principali di coni: L (rosso-arancione): sensibile alle lunghezze d'onda più lunghe. M (verde-giallo): sensibile alle lunghezze d'onda medie. S (blu-violetto): sensibile alle lunghezze d'onda più corte. Spettro Luminoso: La luce che percepiamo come gialla, ad esempio, può essere sia una specifica lunghezza d'onda (come quella generata da un prisma), sia una combinazione di rosso e verde (come nei monitor). Sintesi Additiva dei Colori La sintesi additiva si basa sulla combinazione di luce di colori diversi: Utilizza tre sorgenti luminose: rossa, verde e blu. La sovrapposizione di queste luci produce diversi colori: Rosso + Verde = Giallo Blu + Verde = Ciano Blu + Rosso = Magenta Rosso + Verde + Blu = Bianco Sintesi Sottrattiva dei Colori La sintesi sottrattiva si basa sulla rimozione di determinate lunghezze d'onda dalla luce bianca tramite pigmenti: Utilizza i colori complementari al rosso, verde e blu: ciano, magenta e giallo. I pigmenti sottraggono determinate lunghezze d'onda, permettendo ad altre di essere riflesse. Giallo + Magenta = Rosso Giallo + Ciano = Verde Giallo + Magenta + Ciano = Nero (o marrone in pratica) Perché si chiama sottrattiva?: Il pigmento ciano assorbe il rosso e riflette il verde ed il blu, il giallo riflette il verde ed il rosso e quindi se vengono sovrapposti, l'unico colore che viene riflesso è il verde. Riflettanza e Percezione del Colore La riflettanza è il rapporto tra la luce incidente e la luce riflessa da un oggetto, e dipende dalla lunghezza d'onda della luce stessa: Componente Speculare: Luce riflessa senza interazione con i pigmenti, come in uno specchio. Componente Diffusa: Luce riflessa dopo interazione con i pigmenti. Spettro di Riflettanza: Ogni oggetto ha una riflettanza specifica per ogni lunghezza d'onda (o banda), determinando la sua colorazione. Interazione Luce e Oggetto: Il colore che percepiamo dipende sia dalla composizione spettrale della luce incidente, sia dalla funzione di riflettanza dell'oggetto. Esempio Un pannello che riflette il 90% della luce rossa, il 20% della verde e il 5% della blu, illuminato con luce bianca, apparirà rosso. Se lo stesso pannello viene illuminato con luce verde, il colore percepito sarà diverso, perché la riflettanza interagisce con la nuova distribuzione spettrale della luce incidente. Spero che questa rielaborazione sia utile per lo studio della disparità retinica e della visione dei colori. SPETTRI LUMINOSI E BILANCIAMENTO DEL BIANCO Variazioni dello Spettro Luminoso: La composizione spettrale della luce varia in base alle condizioni atmosferiche e alla fonte luminosa.  Giornata di Sole: Ha uno spettro luminoso con tutte le lunghezze d'onda. Giornata Nuvolosa: Le nuvole e il CO2 assorbono le lunghezze d'onda blu, spostando la luce verso il rosso. Esempi di Spettri di Emissione: Cielo Blu: Emette principalmente luce blu. Lampada a Tungsteno: Emette principalmente luce rossa. Luce Gialla Monocromatica: Emette una singola lunghezza d'onda gialla. Monitor a Fosfori Rossi: Emette una banda stretta di luce rossa. Bilanciamento del Bianco: È la compensazione della fonte di luce nelle foto per rendere i colori più naturali. Diverse fonti di luce (lampada a filamento vs. lampada al neon) esaltano diverse componenti spettrali. Frequenze Non Visibili Estensione del Concetto di Colore: Abbiamo esteso il concetto di colore anche a lunghezze d'onda non visibili, come i raggi X. Radiografie: I raggi X impressionano una pellicola che modifica la sua riflettanza. Mappe a Falsi Colori: Permettono di visualizzare informazioni relative a radiazioni non visibili come raggi X o infrarossi. L'Importanza dei Colori e la Visione Tricromatica Luminosità vs. Tinta: La luminosità e il contrasto sono più importanti del colore per la comprensione di un'immagine. Un'immagine in bianco e nero è ancora chiara e comprensibile,  mentre un'immagine con solo i contrasti di colore è difficile da interpretare. Visione Tricromatica: Permette di evidenziare le sfumature di rosso, verde e blu grazie alle diverse sensibilità spettrali dei coni. Sensibilità dei Coni Coni L, M e S: I coni L, M e S hanno sensibilità diverse alle diverse lunghezze d'onda. Sensibilità Assoluta: I coni L e M hanno una sensibilità assoluta maggiore rispetto ai coni S. Risposta dei Coni: La luce bianca stimola tutti i recettori, dando la sensazione di bianco. Combinazioni di luce rossa, verde e blu (o blu e gialla) danno sensazioni di colore (viola, giallo, ciano). La luce monocromatica blu attiva principalmente i coni blu, mentre quella verde attiva tutti i coni con intensità simili. Meccanismi di Opponenza dei Colori Gangliari di Tipo P: Queste cellule sono cruciali per la distinzione dei colori. Opponenza Rosso-Verde: Esistono cellule rosso-eccitatorio/verde-inibitorio e verde- eccitatorio/rosso-inibitorio. Opponenza Giallo-Blu: Esistono cellule giallo-eccitatorio/blu-inibitorio e blu- eccitatorio/giallo-inibitorio. Campi Recettivi: Hanno un centro sensibile a un colore e una periferia sensibile al colore opposto.  Stimolazione con Luce Rossa: La luce rossa stimola i coni rossi, che eccitano le gangliari rosso- verde. L'attivazione della via giallo-blu è meno pesante. Stimolazione con Luce Gialla: Annulla gli effetti opposti della gangliare rosso-verde, ma eccita la gangliare giallo-blu. Retina e Nucleo Genicolato Laterale (LGN): Presentano cellule P (parvocellulari) e cellule M (magnocellulari). Cellule M (Magnocellulari): Sensibili al contrasto e non al colore, raccolgono input da molti coni di diverse nature (specialmente rossi e verdi). Hanno campi recettivi centro- on/periferia-off e centro-off/periferia-on, sensibili principalmente al giallo. Cellule P (Parvocellulari): Oppongono coni di natura diversa (ad es. centro-rosso/periferia- verde, o viceversa). Sono sensibili al colore. Massima Sensibilità: Il picco di sensibilità si ha dove è maggiore la differenza tra l'effetto positivo di un colore e l'effetto negativo del colore opposto. Meccanismo Giallo-Blu: Combina coni rossi e verdi al centro, e coni blu in periferia (o viceversa). Ciò massimizza la sensibilità per il giallo, contrastandolo con il blu. Opponenza a Livelli Superiori (V1) Opponenza Doppia: I campi recettivi in V1 hanno un'opponenza doppia, ad esempio: Cellule P a centro-on per il rosso: il rosso nella periferia non ha effetto, ma se si inibisce la periferia con il rosso stesso, allora la cellula è più sensibile al contrasto di colore. Lo stesso vale per il verde. Ruolo dei Diversi Sistemi: Il sistema delle cellule P (opponenza semplice) discrimina i colori puri. Il sistema delle cellule in V1 (opponenza doppia) evidenzia i contrasti di colore. L'opponenza centro-periferia e l'opponenza cromatica sono necessarie per una buona acuità visiva nel distinguere dettagli colorati. Spero che questa rielaborazione dettagliata sia  utile per lo studio degli argomenti trattati. INTENSITÀ DEL COLORE E RISPOSTA DEI FOTORECETTORI Relazione Intensità-Risposta: Più intensa è la luce che colpisce un fotorecettore, maggiore è la sua risposta. Confronto Coni Rossi e Verdi: In un esperimento, la risposta del cono rosso sembrava più grande e duratura di quella del cono verde. Tuttavia, questo era dovuto a una maggiore intensità della luce usata per il cono rosso; con la stessa intensità, il cono rosso non avrebbe reagito. Alterazioni della Visione a Colori: Acromatopsia e Daltonismo Difetti Genetici: I difetti nella visione dei colori sono spesso dovuti a cause genetiche, in particolare all'assenza di una o più tipologie di coni. Acromatopsia: L'assenza di due o tre tipi di coni causa l'incapacità di percepire qualsiasi colore (visione in bianco e nero) e spesso comporta una riduzione dell'acuità visiva. Questo si verifica perché, in condizioni di alta luminosità, i bastoncelli non funzionano. Daltonismo (Discromatopsia): È l'alterazione della percezione dei colori, dovuta alla mancanza di uno dei tipi di coni. Protanopia: Mancanza dei coni L (sensibili al rosso). Deuteranopia: Mancanza dei coni M (sensibili al verde). Tritanopia: Mancanza dei coni S (sensibili al blu).  Eredità del Daltonismo: Protanopia e deuteranopia sono più frequenti nei maschi, poiché i geni dei pigmenti dei coni L e M sono sul cromosoma X. La tritanopia è più rara e colpisce entrambi i sessi. Alterata Sensibilità Cromatica: Alcune persone hanno una sensibilità alterata per alcuni colori, con una ridotta capacità di discriminare le sfumature. Effetti della Perdita di Coni Visione Dicromatica: L'assenza di una tipologia di coni porta alla visione dicromatica. Mancanza di Coni Rossi o Verdi: Il giallo è visto come blu, il rosso come grigio e il verde tende a diventare giallo. Rimane solo il meccanismo di opponenza giallo-blu. Mancanza di Coni S: Si perde la capacità di vedere il giallo, rimane un mondo in contrasto di rosso e verde-azzurro. Mancanza di Due Tipi di Coni: Si ha una visione acromatica, con difficoltà nel distinguere le diverse lunghezze d'onda e nel riconoscere i diversi colori. Acromatopsia Acquisita: L'acromatopsia può derivare da traumi cerebrali che alterano le aree cerebrali dedicate al processamento del colore. Conseguenze della Visione Dicromatica sull'Acuità Problemi di Contrasto: Nella visione dicromatica, il contrasto di luminanza può essere difficoltoso. Ad esempio, illuminando un cono S con luce gialla e un cono L con luce grigia, il cono L, nonostante sia illuminato con luce meno intensa, può rispondere di più per via del suo spettro di sensibilità.  Il contrasto tra luce gialla e luce grigia può risultare quindi alterato e difficile da percepire. Necessità di Più Fotorecettori: Per un'adeguata distinzione in termini sia di energia che di lunghezza d'onda è necessario che l'informazione occupi più fotorecettori. Cluster di Coni: Avere cluster di coni L e M in egual misura permette di elaborare più efficacemente il colore. I coni S sono rari, quindi per creare cluster simili di coni L e S, è necessaria una regione di retina più grande. I coni M sono più frequenti e presenti con un rapporto 1:1 rispetto agli L, consentendo la creazione di cluster di dimensioni minori. Test per il Daltonismo: Tavole a Colori di Ishihara Le tavole di Ishihara sono usate per identificare i difetti nella visione dei colori. Visione a Colori negli Animali La visione a colori varia tra le diverse specie, in base ai fotorecettori e ai meccanismi di processamento del colore. Spero che questa rielaborazione dettagliata sia utile per lo studio di questi argomenti.