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Fisiologia
Ciascuna parte dell'occhio ha una sua caratteristica fisiologica. Nello svolgere la sua funzione si può dire semplificando che l'occhio si comporta vagamente come la camera di una macchina fotografica, registrando la formazione dell'immagine posteriormente, a livello della retina, eccitando la sensibilità delle cellule presenti che, attraverso il nervo ottico, sono collegate ai centri gnostici e mnemonici (i centri della conoscenza e della memoria nel cervello) della Corteccia visiva che elaborano quindi le informazioni ricevute in base alle esperienze pregresse.
Prendendo in esame un bastoncello e la sua peculiare struttura, il funzionamento fisiologico dell'occhio può essere così illustrato: in una situazione di oscurità (al buio), vi si trova la rodopsina (pigmento visivo del bastoncello) collegata a una proteina, la trasducina, collegata a sua volta a un enzima; all'interno della cellula i canali per il sodio sono aperti grazie alla presenza del GMP ciclico, e il potenziale di membrana è di circa -50 millivolt, determinando a livello del terminale sinaptico, data la presenza di un potenziale elettrotonico, il rilascio del neurotrasmettitore. Quando però un fotone colpisce la rodopsina, si generano dei fenomeni a cascata: si attiva la trasducina che attiva l'enzima, che scinde il GMP, la cui diminuzione massimale chiude i canali del sodio. Con la chiusura dei canali del sodio e con l'iperpolarizzazione della cellula cessa anche il rilascio del neurotrasmettitore.
Nell'occhio, l'iperpolarizzazione della cellula corrisponde alla creazione di potenziale d'azione che viene propagato nelle cellule accessorie bipolari e gangliari i cui assoni costituiscono il nervo ottico.
Percezione del colore
L'occhio umano è in grado di captare esclusivamente la radiazione elettromagnetica con frequenze all'interno di una banda specifica, limitata tra i colori rosso e viola, e chiamata spettro visibile (con lunghezza d'onda tra circa 400 e 800 nm). Radiazioni con frequenze inferiori al rosso (infrarosse) e superiori al viola (ultraviolette) non sono quindi percepibili, nonostante appartengano ancora alle "onde luminose" visibili da altri esseri viventi. Ad esempio, si è scoperto che le api percepiscono gli ultravioletti, ma non percepiscono i colori rossi che noi vediamo. Gli uccelli sono perfettamente in grado di distinguere i colori, tanto che quelli del loro piumaggio sono spesso elementi di riconoscimento del sesso. La capacità di risoluzione dell'occhio umano è talmente elevata da rimanere tuttora ineguagliata con i sistemi artificiali comuni, come i sensori delle macchine fotografiche, ma è già stata ampiamente superata da alcuni telescopi spaziali. Si stima che l'occhio umano medio abbia una risoluzione pari a 576 megapixel, mentre Telescopio spaziale Hubble ha 1500 megapixel di risoluzione, tanto che una sua foto a 360° dello spazio pesa quasi 4GB.
