Distância focal do olho. O que é isso? (Atualizado)

Antes de começar o artigo, recorro a pequenos fotógrafos - estocando extintores de incêndio.
Vamos lá!

Neste artigo, tentarei fazer sem analogias do olho com uma câmera e do cérebro com um computador. Porque
Desde as primeiras tentativas de estudar o cérebro por seres humanos, as pessoas têm procurado analogias para facilitar a compreensão / explicação de seu trabalho. Para cada época, havia exemplos - uma pessoa comparava o cérebro com o dispositivo mais complexo de seu tempo:
- motores a vapor,
- tecnologia de lâmpadas,
- hoje são computadores,
- no futuro ...
Vamos nos voltar para os livros didáticos de fisiologia, a fim de evitar conceitos errôneos desnecessários.

O olho como um sistema óptico

Nesta figura, ele acrescentou explicações por conveniência.

Vamos começar com o guia de oftalmologia.
O poder refrativo total de todo o sistema óptico condutor do olho é chamado de refração física.
Dioptrias de todos os meios ópticos do globo ocular:
- córnea ~ 43 dioptrias,
- câmera frontal ~ 3 dioptrias,
- a lente ~ 19-33 dioptrias,
- corpo vítreo ~ 6 dioptrias.
A câmara anterior é preenchida com humor aquoso - um líquido que fica próximo à água em propriedades ópticas. (Remizov AN “Física médica e biológica” p. 384)
Deve-se entender que os três primeiros meios estão coletando luz e o corpo vítreo a dispersa; portanto, ao calcular, subtraímos esse valor.

O poder de refração é calculado em dioptrias de acordo com uma fórmula simples da óptica geométrica:
D = Dr + Dp.k + Dhr-Dst.t = 43 + 3 + 19-6 = 59 dioptrias

O valor da lente neste cálculo é de 19 dioptrias , pois corresponde à sua refração em um estado relaxado quando olhamos para a distância.

Em seguida, traduzimos as dioptrias em milímetros:
F = 1 / D = 1/59 = 0,0169 m = 17 mm.

Conclusão: a distância focal do olho humano é de ~ 17 mm.

Na fase de estudo das propriedades ópticas do olho, temos um valor de ~ 17 mm.
Citação - “Pegue o caso em que a refração física média (60,0D) no globo ocular com o tamanho anteroposterior do tamanho médio (23 mm). É fácil calcular que, com uma espessura de córnea de cerca de 1 mm, uma profundidade da câmara anterior de cerca de 3 mm e uma distância do pólo anterior da lente ao ponto nodal de 2 mm, deste último à retina, restam apenas 17 mm, o que garantirá o foco dos raios paralelos na fossa central da mancha amarela porque coincide com a principal distância focal. "

S.A. Rukhlova "Fundamentos de Oftalmologia" 2006

Mas acho que alguém vai se opor - a distância focal deve ser de cerca de 50 mm!


Por que deveria e por que algumas pessoas pensam assim ? Para responder a essa pergunta, avançaremos mais - para o córtex visual.

Córtex visual

David Hubel e Thorsten Wiesel, em seus famosos trabalhos sobre a fisiologia da visão, estabeleceram que a retina -> LKT -> córtex visual primário tem uma organização topográfica .
Isso nos diz que a ordem na qual as fibras do nervo óptico saem da retina é mantida no córtex V1.
E R. Tutell foi capaz de visualizar esta afirmação. Para fazer isso, ele pegou um macaco, recheado com tranqüilizantes e por 45 minutos mostrou um alvo com três círculos radiais. Os macacos olharam para o desenho com apenas um olho. Antes de todo esse empreendimento, o animal foi injetado com 2-desoxiglucose radioativa.
Como os neurônios se alimentam exclusivamente de glicose, as células mais ativas podem ser facilmente rastreadas - elas consomem mais açúcar.
Depois disso, os macacos esticaram seu córtex visual primário, congelaram e mostraram marcas radioativas.
O resultado é mostrado na figura abaixo.

O menor círculo no centro do alvo em uma projeção topográfica na crosta ocupa uma área um pouco menor que a área do círculo externo. Nos seres humanos, esse efeito é ainda mais pronunciado - a parte central do campo visual é projetada em áreas maiores do córtex.
Para facilitar o entendimento, a figura a seguir foi criada:

Aqui você pode ver claramente como a imagem é ampliada a partir do centro da retina.
Vou enfatizar que isso não é um óptico , mas um aumento cortical .

Para resumir:
- distância focal ~ 17 mm ,
- cobertura do campo de visão de um olho na horizontal 140 - 160˚,
- A imagem da parte central da retina cria uma sensação (fenômeno) no córtex de uma imagem ampliada, embora a projeção óptica seja uniforme.

UPD:

E, no entanto, para tranquilizar quem queima de 17 mm, o valor da distância focal foi dado acima para todo o olho e para todo o campo de visão.
Temos uma visão clara apenas na parte central da retina chamada Fovea . A resolução angular desta parte da retina é de 1˚40 ' . Quando olhamos para o mundo à nossa volta (lemos texto, olhamos para a paisagem), quase sempre nossa atenção está neste pequeno ponto com uma resolução angular de cerca de 1 grau . Sim, conscientemente, podemos desviar nossa atenção até para a borda da retina - onde a imagem é completamente embaçada. Mas é impossível expandir a zona de atenção - tal é a fisiologia do córtex visual e a fenomenologia de construir a imagem que vemos no final. E com base nessa experiência visual, é criada uma impressão de um campo de visão mais estreito (distância focal longa) do que realmente é.

Referências:
VVVit “A estrutura do sistema visual humano” 2003
E.A. Egorov "Oftalmologia" 2010
S.A. Rukhlova "Fundamentos de Oftalmologia" 2006
Novokhatsky A.G. Perimetria Clínica, 1973
David Hubel - Olho, Cérebro, Visão
Stephen Palmer - dos fótons à fenomenologia
Baars B., Gage N. - "O Cérebro, Cognição, Mente"
John Nicholls, A. Martin, B. Wallas, P. Fuchs - “Do neurônio ao cérebro”
Michael Gazzaniga - "Quem está no comando?"

Referências:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S089662730700774X
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10944/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5446894/
https://books.google.com/books?id=_yYrIBT42BkC&pg=PA414