Como enxergamos as cores
Em poucas palavras
A retina tem três tipos de células chamadas cones, cada um mais sensível a uma faixa de comprimentos de onda da luz: curta, média e longa. O cérebro compara a intensidade dos sinais dos três tipos e, a partir dessa comparação, constrói a sensação de cor. Cor, portanto, não é uma propriedade da luz em si, mas o resultado desse processamento.
Status do conhecimento: Consolidado
Fato ou mecanismo bem estabelecido, confirmado por observação e experimento repetidos.
A base é consolidada: três tipos de cones na retina respondem a faixas diferentes de luz, e o cérebro compara essas respostas. A experiência subjetiva da cor e alguns detalhes da percepção no cérebro ainda são estudados.
Aprofundamento científico
A luz e o que ela carrega
A luz visível é uma pequena parte do espectro eletromagnético. Cada comprimento de onda dentro dela corresponde, grosso modo, a uma cor que costumamos nomear, do violeta (mais curto) ao vermelho (mais longo). Um objeto parece ter uma cor porque reflete ou transmite certos comprimentos de onda e absorve outros.
Isso é bem estabelecido, mas há uma nuance importante: a luz tem comprimento de onda, e a cor é o que o sistema visual faz com essa informação. Luzes de composições bem diferentes podem produzir a mesma sensação de cor, fenômeno conhecido como metamerismo.
Cones e bastonetes na retina
No fundo do olho fica a retina, uma camada de tecido nervoso com células sensíveis à luz. Há dois grandes grupos: os bastonetes, numerosos e muito sensíveis, que funcionam melhor com pouca luz e não distinguem cores; e os cones, menos numerosos, que exigem mais luz e são responsáveis pela visão colorida e pelos detalhes finos.
Em humanos com visão de cores típica, existem três tipos de cones, geralmente chamados de S, M e L, de comprimentos de onda curtos, médios e longos. Cada um contém uma proteína sensível à luz, uma opsina, que muda de forma quando absorve um fóton e dispara um sinal elétrico. Os cones se concentram na região central da retina, a fóvea, onde a visão é mais nítida.
Como três sinais viram milhões de cores
Cada tipo de cone responde a uma faixa ampla de comprimentos de onda, e essas faixas se sobrepõem. Um único cone não informa a cor, porque a mesma resposta pode vir de uma luz fraca de um comprimento de onda ou de uma luz forte de outro. O que importa é a proporção entre as respostas dos três tipos.
As células da retina e áreas do cérebro comparam essas proporções, inclusive por meio de canais de oposição, como claro contra escuro, vermelho contra verde e azul contra amarelo. Esse modelo de processamento explica bem muitos resultados experimentais, mas é uma descrição simplificada de uma maquinaria neural complexa. A cor que percebemos também depende do contexto: o cérebro ajusta o resultado conforme a iluminação, de modo que uma folha continue parecendo verde sob luz amarelada ou azulada.
Daltonismo e variações na visão de cores
O daltonismo é um conjunto de variações em que um ou mais tipos de cone funcionam de modo diferente ou estão ausentes. A forma mais comum envolve os cones M ou L e leva à dificuldade de distinguir certos tons de vermelho e verde. Os genes dessas opsinas ficam no cromossomo X, o que ajuda a explicar por que a condição é mais frequente em homens do que em mulheres.
Isso é consolidado do ponto de vista genético e fisiológico. As pessoas com essas variações enxergam o mundo de maneira diferente, não necessariamente pior: o sistema visual delas usa outras comparações de sinais. Outras espécies têm sistemas distintos, com dois, quatro ou mais tipos de fotorreceptores de cor.
Diagrama
- A luz chega ao olhoA luz refletida pelos objetos passa pela córnea e pelo cristalino e forma uma imagem na retina.
- Cones absorvem a luzOs três tipos de cone absorvem em graus diferentes, conforme o comprimento de onda.
- Opsinas geram sinaisA absorção altera a opsina e produz um sinal elétrico em cada cone.
- A retina compara os sinaisCélulas da retina combinam as respostas dos cones em canais de oposição.
- O cérebro interpreta a corAs áreas visuais constroem a percepção final, ajustada pelo contexto e pela iluminação.
Sequência simplificada. A percepção da cor envolve várias etapas de processamento entre o olho e o córtex.
Tabelas e comparações
| Cones | Bastonetes | |
|---|---|---|
| Papel principal | Visão de cores e de detalhes | Visão com pouca luz |
| Sensibilidade à luz | Menor; exigem luz abundante | Alta; respondem a luz muito fraca |
| Distinção de cores | Sim, com três tipos na visão típica | Não |
| Localização na retina | Concentrados na fóvea | Mais abundantes na periferia |
| Quantidade | Milhões | Cerca de uma centena de milhões |
Exemplos do cotidiano
- Um tomate maduro parece vermelho porque reflete mais luz de comprimentos de onda longos do que de curtos.
- À noite, sob pouca luz, os bastonetes dominam e os objetos parecem quase sem cor.
- Uma camiseta branca parece branca tanto sob a luz do sol quanto sob uma lâmpada amarelada, porque o cérebro compensa a iluminação.
- Um monitor mistura apenas luz vermelha, verde e azul em proporções diferentes para formar uma enorme variedade de cores.
- Pessoas com daltonismo do tipo vermelho-verde podem confundir uma luz vermelha e uma luz verde quando só a cor as distingue.
Conceitos relacionados
- Cones
- Células da retina responsáveis pela visão de cores e de detalhes, que funcionam melhor com luz abundante.
- Bastonetes
- Células da retina muito sensíveis à luz fraca, usadas na visão noturna, que não distinguem cores.
- Opsina
- Proteína sensível à luz presente nos fotorreceptores. Cada tipo de cone tem uma versão diferente dela.
- Metamerismo
- Fenômeno em que luzes de composições espectrais diferentes provocam a mesma sensação de cor no observador.
- Fóvea
- Pequena região central da retina com alta concentração de cones, onde a visão de detalhes é mais precisa.
Curiosidades
- A retina humana tem na ordem de milhões de cones e de uma centena de milhões de bastonetes.
- O sistema visual não mede o comprimento de onda diretamente; ele compara as respostas de apenas três tipos de cone.
- Muitas aves, répteis e insetos têm tipos adicionais de fotorreceptores e podem distinguir cores de modo diferente do nosso.
Contexto histórico
A ideia de que a visão de cores depende de poucos tipos de receptores foi proposta no início do século XIX por Thomas Young e retomada na segunda metade do século por Hermann von Helmholtz, na chamada teoria tricromática.
Na mesma época, Ewald Hering defendeu que as cores são percebidas em pares opostos. As duas visões, que pareciam concorrentes, foram depois entendidas como complementares: a tricromacia descreve a captura da luz na retina, e a oposição descreve etapas posteriores do processamento.
Em resumo
- A cor é construída pelo cérebro a partir da comparação entre três tipos de cone.
- Cada cone responde a uma faixa ampla de comprimentos de onda, com sobreposição.
- Os bastonetes servem à visão noturna e não distinguem cores.
- O daltonismo resulta de variações nos cones e é mais comum em homens.
Fontes
- Informações sobre como funciona a visão e a visão de cores — National Eye Institute (NIH), Institucional
- Principles of Neural Science — Kandel, E. R. et al., Livro
- Artigo 'color vision' — Encyclopaedia Britannica, Enciclopédia
- Textbook of Medical Physiology — Guyton, A. C.; Hall, J. E., Livro
Como escolhemos e revisamos fontes: critérios de fontes e revisão científica.
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