Resuelto el misterio de la ilusión óptica de Galileo

Posted by: DTR Posted date: 2/18/2014 / comment : 0

• Hace cuatro siglos, el genio de la astronomía observó que cuando se miran algunos planetas a simple vista parecen ser más grandes de lo que son en realidad. Ahora sabemos por qué 

  
  
  

  
  Esta semana se conmemora el 450 aniversario del nacimiento de Galileo Galilei (Pisa, 15 de febrero de 1564 – Arcetri, 8 de enero de 1642). Uno de los fenómenos que desconcertaba al famoso astrónomo era por qué el aspecto de planetas como Venus se presentaba ‘ampliado’ cuando se miraba a simple vista. De hecho, parecía ser ocho o diez veces más grande que Júpiter y, sin embargo, al observarlos con el telescopio este gigante gaseoso era cuatro veces o más grande que Venus.
  
  Galileo se dio cuenta de que esta ilusión óptica no la producía el objeto, sino nuestros ojos, aunque no entendía el mecanismo: “Quizá sea porque su luz se refracta en la humedad que cubre la pupila, o porque se refleja desde los bordes de los párpados y luego estos rayos se difunden sobre la pupila, o por alguna otra razón”.
  
  Las generaciones posteriores de científicos asumieron y compararon la existencia de este efecto óptico con lo que ocurre por el vaho en una lente empañada, pero no fue hasta el siglo XIX cuando el físico y médico alemán Hermann von Helmholtz se planteó en su Tratado de Óptica Fisiológica que se necesitaba algo más para explicar esta ilusión, además de notar que tenemos mejor resolución espacial para las cosas oscuras que para las iluminadas.
  
  Ahora investigadores de la Universidad Estatal de Nueva York parecen haber encontrado la respuesta: Nuestra respuesta neuronal a los objetos claros y oscuros es diferente, ya que se procesa por canales distintos (ON y OFF) que no actúan de la misma manera.
  
  “Los canales ON y OFF son vías de información que comienzan en la retina”, explica a Sinc el director del trabajo, el español José Manuel Alonso, “de tal forma que las células ON responden a la luz ON –los objetos claros– y las células OFF lo hacen a luz OFF –objetos oscuros–”.
  
  Mediante el examen de las respuestas de las neuronas en el sistema visual del cerebro, los científicos han demostrado que los estímulos oscuros producen una respuesta neuronal fiel que representa exactamente el tamaño del objeto. Sin embargo, los estímulos con luz ofrecen una respuesta no lineal exagerada que hacen que estos se vean más grandes, como le ocurría a Galileo con Venus.

  
  Blanco sobre negro
  
  En su estudio, que publica esta semana la revista PNAS, los neurocientíficos han comprobado que los lunares o puntos blancos sobre fondo negro se ven más grandes que los mismos lunares o puntos cuando son negros sobre fondo blanco.
  
  Al rastrear este fenómeno como una función de la forma en que las neuronas se colocan y se conectan en la retina y el cerebro, los autores consideran que probablemente esta ilusión se estableció en los fotorreceptores de los ojos desde los orígenes de la visión.
  
  Según los autores, este efecto es el responsable de la forma en que vemos todo, desde las texturas hasta las caras, con sus partes claras y oscuras, además de explicar por qué es más fácil leer esta noticia con letras negras sobre fondo blanco –tenemos más resolución para lo oscuro– y no al revés.

  ABC.es

  
  

  Desvelada la ilusión óptica que sorprendió a Galileo

  
  
  • Los ojos perciben de forma diferente los objetos brillantes y los oscuros 
  
  
  • Por eso leemos mejor un texto escrito en negro sobre blanco que al contrario 
  
  
  
  
  
  
  
  
  Galileo Galilei fue el primero en descubrir que la apariencia de los planetas variaba en función de cómo se observaran. Cuando miraba al cielo sin más ayuda que sus ojos, Venus le parecía mucho mayor que Júpiter. En cambio, a través del telescopio, el lucero del alba se vislumbraba de un tamaño mucho menor que el del astro gaseoso.
  
  El científico italiano enseguida se dio cuenta de que la clave de esta aparente contradicción tenía que estar en sus ojos, que ponían una especie de halo luminoso a Venus, pero creyó que era una cuestión óptica y no pudo averiguar por qué sucedía. Dos siglos después, el alemán Hermann von Helmholtz sugirió que el quid tenía que estar en la percepción sensorial, pero tampoco pudo hallar la causa última. Hoy, un equipo de investigadores con participación española ha conseguido por fin desentrañar la paradoja. Y ha demostrado que se debe a que nuestros ojos perciben de forma diferente los estímulos claros y los oscuros cuando se encuentran en un ambiente de contraste.
  
  En la retina, hay distintos mecanismos que se activan cuando llega información desde el exterior. Si se trata de un objeto brillante procedente de un entorno oscuro -como una estrella en la noche- se activa un canal de información neuronal denominado luz ON. En cambio, si es un objeto oscuro colocado en un fondo claro lo que estamos viendo -como una mosca en un día soleado-, lo que se activa es otro canal de información neuronal llamada luz OFF.
  
  Un equipo dirigido por José Manuel Alonso -que dirige un laboratorio de Neurociencia Visual en la State University de Nueva York-, ha demostrado que las neuronas que se ponen en marcha en el mecanismo OFF realizan una representación ajustada al tamaño real de los objetos. En cambio, las que actúan en el canal ON exageran su respuesta de forma que el estímulo parece mayor de lo que realmente es.
  
  Por eso, cuando Galileo miraba directamente al cielo, veía al brillante Venus mucho mayor que el apagado Júpiter. Sin embargo, al usar el telescopio, llegaba más luz desde el exterior a su ojo, el contraste era menor y, por tanto, las dimensiones de los astros -en realidad Júpiter es el planeta de mayor tamaño del Sistema Solar- se ajustaban mejor a la realidad.
  
  "Hemos comprobado que la vista distorsiona más los incrementos que los decrementos de luz", explica Alonso a través del teléfono. "La evidencia que tenemos es que esto sucede en la retina y creemos que empieza en los fotorreceptores, las células que transforman luz en electricidad ", subraya.
  
  En las páginas de la revista PNAS, los investigadores recuerdan que este efecto no sólo afecta a cómo vemos los objetos en el espacio, sino que tiene que ver con nuestra visión general. De hecho, subraya Alonso, es lo que explica "por qué es más fácil leer una página en negro sobre blanco que al contrario".
  
  Pero estos científicos van más allá. Según su hipótesis, esta asimetría en la percepción no sólo ocurre con la vista, sino que podría deberse a un principio general que afecta a varios sentidos, ya que otros estudios han demostrado que ocurre algo similar con el olfato.
  
  Nuestra vista, aseguran, estaría preparada para primar la precisión de la forma en los casos en los que la luz de fondo es abundante. "para identificar más claramente una textura o la expresión de un rostro ", señala Alonso. En cambio, cuando la luz de fondo es escasa nuestra visión aumentaría la sensibilidad a la detección de objectos luminosos (aunque sea distorsionando la realidad).
  
  "Llevamos varios años investigando esta área y hay muchas pruebas de que el canal OFF está mejor representado y llega mucho más rápidamente y con mayor precisión a la corteza cerebral y que, en definitiva, este transmite mejor la realidad", señala Alonso.
  
  Saber que el cerebro distorsiona algunas visiones puede tener importantes implicaciones a nivel clínico, subraya el investigador. "Hay problemas visuales que están causados por una falta de foco en la imagen, como la miopía. Hasta ahora, todo el mundo pensaba que esta falta de foco era un problema óptico, pero ahora vemos que también las neuronas por sí mismas pueden causar este efecto borroso", concluye.
  
  
  
  
  
  
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