Anatomía del ojo
Los ojos están situados dentro de las órbitas del cráneo, que proporcionan protección a los ojos, además de ofrecer un lugar de anclaje a los tejidos blandos que soportan las funciones del ojo. Los párpados, con pestañas en sus bordes delanteros, ayudan a proteger el ojo de las abrasiones bloqueando las partículas que puedan llegar a su superficie. Desde la superficie interior de cada párpado, una fina membrana mucosa conocida como conjuntiva se pliega y cubre la superficie del ojo. Las lágrimas son producidas por las glándulas lagrimales, que se encuentran en la parte superior y lateral de la órbita de cada ojo, y fluyen sobre la conjuntiva para eliminar las partículas que puedan haber pasado por las pestañas y los párpados. Las lágrimas fluyen hacia abajo a través de los conductos nasolacrimales, ubicados en el lado medial de cada órbita, hacia la cavidad nasal.
Características anatómicas de los tejidos que rodean el ojo (a) y el sistema lagrimal (b). Esta obra de Cenveo está licenciada bajo Creative Commons Attribution 3.0 Estados Unidos (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/).
Componentes del ojo
El ojo en sí es una esfera hueca compuesta por tres capas de tejido. La capa más externa es la túnica fibrosa que es la esclerótica blanca y la córnea transparente. Las dos partes de la túnica fibrosa son continuas, aunque tienen propiedades diferentes. La esclerótica representa 5/6 de la superficie del ojo, la mayor parte de la cual no es visible (aunque los seres humanos son los únicos que tienen tanto del «blanco del ojo» visible). La córnea cubre la región anterior del ojo y permite que la luz pase al interior del ojo, donde acabará estimulando los fotorreceptores. La siguiente capa del ojo es la túnica vascular, que está compuesta en su mayor parte por la coroides, un tejido conectivo altamente vascularizado que proporciona un suministro de sangre al tejido adyacente. La coroides es posterior al cuerpo ciliar, una estructura muscular que está unida al cristalino por el ligamento suspensorio. El cuerpo ciliar enfoca la luz en la parte posterior del ojo. Sobre el cuerpo ciliar, y visible en la parte anterior del ojo, se encuentra el iris, la parte coloreada del ojo que se abre en el centro como la pupila. La capa más interna del ojo es la túnica neural, que es la retina o el tejido nervioso responsable de la fotorrecepción.
Características anatómicas del ojo. Esta obra de Cenveo está bajo una licencia de Creative Commons Atribución 3.0 Estados Unidos (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/).
Cámaras del ojo
El ojo también se divide en dos cavidades, la anterior y la posterior. La cámara anterior, de cavidad anterior, es el espacio entre la córnea y el iris. La cámara posterior se sitúa entre el iris y el cristalino. Tanto la cámara anterior como la posterior están llenas de un líquido acuoso llamado humor acuoso. La cámara vítrea posterior (también cavidad posterior) es posterior al cristalino y está llena de un líquido más viscoso llamado humor vítreo (cuerpo vítreo).
Movimiento del ojo
El movimiento del ojo dentro de la órbita se realiza mediante la contracción de seis músculos extraoculares que se originan en los huesos de la órbita y se insertan en la superficie del ojo.
Músculos que controlan el movimiento del ojo. Esta obra de Cenveo tiene licencia Creative Commons Reconocimiento 3.0 Estados Unidos (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/
Cada uno de estos músculos está inervado por uno de los nervios craneales, tal y como se resume en la siguiente tabla.
Enfocando la luz en la retina
La retina, donde se encuentran los fotorreceptores, está situada en la cara posterior del ojo. Para que la retina transmita la información más adecuada al cerebro, los rayos de luz deben aterrizar en las células de la retina enfocadas y con la intensidad adecuada. La córnea, la pupila (el centro del iris) y el cristalino son los encargados de cumplir estos requisitos.
Cuando la luz pasa de un medio (como el aire) a otro (como la córnea o el cristalino), cualquier rayo que no entre en un ángulo de 90 grados se refractará, o se doblará. Como la córnea y el cristalino tienen superficies curvas, refractan algunos de los rayos de luz que entran en el ojo. Al hacerlo, comprimen la imagen de lo que vemos para que una gran cantidad de información visual pueda ser procesada por una pequeña cantidad de tejido retiniano. La córnea refracta más luz que el cristalino porque su superficie es más curvada, pero el cristalino tiene la capacidad de cambiar su forma y, por tanto, de afinar la cantidad de refracción necesaria para enfocar los rayos de luz en la retina. Este proceso se conoce como acomodación.
La refracción de los rayos de luz al pasar de un medio a otro (a), como a través de la córnea y el cristalino (b). Esta obra de Cenveo tiene licencia Creative Commons Atribución 3.0 Estados Unidos (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/).
El cristalino cambia su forma en respuesta a los cambios de tensión de los músculos ciliares sobre los ligamentos suspensorios (también llamados zónulas) que mantienen el cristalino en su sitio. Cuando los músculos ciliares se contraen, los ligamentos suspensorios se tensan menos, lo que hace que el cristalino se vuelva ligeramente más esférico y refracte más la luz. Esto es lo que ocurre cuando los objetos que se miran están cerca o se acercan. La luz procedente de objetos lejanos no requiere tanta refracción y se ve con los músculos ciliares relajados y con más tensión en el cristalino, lo que lo hace más oblongo. La relación entre los músculos ciliares y la enseñanza de los ligamentos suspensorios es contraria a la intuición de la mayoría de las personas, pero el ojo tiene una anatomía única que conduce a esta relación. Vea el siguiente vídeo.
Acomodación del cristalino con la visión de lejos y de cerca. Esta obra de Cenveo tiene licencia Creative Commons Reconocimiento 3.0 Estados Unidos (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/).
Además de la acomodación del cristalino cuando los objetos están cerca, la pupila también tiende a contraerse para permitir que entre menos luz periférica en la cámara posterior del ojo. De este modo, los objetos pueden verse con mayor nitidez. La pupila también se contrae cuando hay mucha luz y se dilata cuando hay poca luz. De este modo, la retina puede recibir una cantidad de luz adecuada para activar sus fotorreceptores sin blanquearlos con demasiada luz.
Cambios en la visión
A veces, las estructuras del ojo no refractan la luz adecuadamente, de modo que ésta se enfoca por delante (miopía) o por detrás (hipermetropía) de la retina. Esto puede ocurrir, por ejemplo, cuando el ojo no es perfectamente redondo. Para corregir las anomalías en la refracción de la luz, se pueden añadir gafas o lentes de contacto al sistema para enfocar mejor la luz en la retina y mejorar la visión.
Corrección de las anomalías en la refracción de la luz en el ojo. Esta obra de Cenveo tiene licencia Creative Commons Atribución 3.0 Estados Unidos (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/).
La refracción normal de la luz hace que los rayos de luz converjan en la retina (a). En el caso de la hipermetropía, los rayos de luz se enfocan detrás de la retina. Esto se corrige con una lente convexa para empezar a desviar la luz antes de que llegue a la córnea (b). En el caso de la miopía, los rayos de luz se enfocan por delante de la retina. Esto se corrige utilizando una lente cóncava para desviar los rayos de luz antes de que llegue a la córnea (c).
La retina
Ya hemos hablado de las estructuras del ojo que emiten y enfocan la luz en la retina. La retina está compuesta por varias capas y contiene células especializadas para el procesamiento inicial de los estímulos visuales, mientras que el resto del procesamiento visual tiene lugar en el sistema nervioso central.
Los fotorreceptores se encuentran en la capa de la retina más cercana a la parte posterior del ojo (capa más externa). Cuando son estimulados por la energía de la luz, cambian su potencial de membrana y alteran la cantidad de neurotransmisor liberado en las células bipolares. Las células bipolares se conectan con las células ganglionares de la retina (CGR), donde las células amacrinas también contribuyen al procesamiento de la retina, como el aumento del contraste y la detección de los bordes. Los axones de las CGR, que se encuentran en la parte más interna de la retina, se reúnen en el disco óptico y salen del ojo en forma de nervio óptico. Debido a que los axones atraviesan la pared del ojo en el disco óptico, no hay fotorreceptores, lo que da lugar a un «punto ciego» en la retina. El punto ciego en cualquiera de las dos retinas cae en la retina medial y no procesa las regiones correspondientes del campo visual.
Capas de la retina en tejido teñido (a) y como dibujo (b). Esta obra de Cenveo tiene licencia Creative Commons Atribución 3.0 Estados Unidos (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/).
En el centro exacto de la retina se encuentra un punto donde la luz es enfocada por el cristalino y se encuentra la mayor agudeza visual. Esto se conoce como la fóvea y es un pequeño hoyuelo en las capas de la retina donde no hay vasos sanguíneos, células ganglionares o células bipolares que interrumpan la luz que llega a las células receptoras. Dado que en la fóvea pasa más luz a las células receptoras, es en esta región donde la agudeza visual es mayor. Desde este punto central de la retina, la agudeza visual disminuye hacia la retina periférica. Esta diferencia se evidencia fácilmente al mirar directamente una palabra en medio de este párrafo. El estímulo visual que se encuentra exactamente en el centro del campo de visión cae sobre la fóvea y es el más enfocado. Sin apartar los ojos de esa palabra, observe que las palabras del principio o del final del párrafo no están enfocadas. Más allá de las palabras en la pantalla de su ordenador, los estímulos visuales son menos nítidos hasta el punto de que los bordes de la visión tienen formas vagas y borrosas que no pueden identificarse claramente. Una gran parte de la función neuronal de apoyo al sistema visual se ocupa de mover los ojos y la cabeza para que los estímulos visuales importantes se centren en la fóvea de la retina.
Anatomía de la fóvea. Esta obra de Cenveo tiene licencia Creative Commons Reconocimiento 3.0 Estados Unidos (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/).
Células fotorreceptoras
La luz que incide en la retina provoca cambios químicos en las moléculas de pigmento (llamadas opsinas) de los fotorreceptores, lo que en última instancia provoca un cambio en la actividad de las células ganglionares de la retina. Las células fotorreceptoras tienen dos partes, el segmento interno y el segmento externo (Figura 9). 
Estructura de las células fotorreceptoras. Esta obra de Cenveo tiene licencia Creative Commons Reconocimiento 3.0 Estados Unidos (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/).
El segmento interno contiene el núcleo y otros orgánulos comunes de una célula, mientras que el segmento externo es una región especializada de la célula donde tiene lugar la fotorrecepción. Existen dos tipos de fotorreceptores, los bastones y los conos, según la forma de su segmento externo. Los segmentos externos con forma de bastón de los fotorreceptores de varilla contienen un conjunto de discos unidos a la membrana que contienen un pigmento opsina fotosensible llamado rodopsina, que es sensible a un amplio ancho de banda de luz (luz blanca). Los segmentos exteriores en forma de cono de las células de los conos contienen uno de los tres pigmentos opsinos fotosensibles, llamados fotopsinas. Cada una de las tres fotopsinas es sensible a un determinado ancho de banda de luz, correspondiente a los colores rojo, verde o azul, lo que permite la capacidad de distinguir el color. 
Sensibilidad de los fotorreceptores de bastones y conos a las longitudes de onda de la luz. Esta obra de Cenveo tiene licencia Creative Commons Reconocimiento 3.0 Estados Unidos (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/).
Cuando una célula fotorreceptora es activada por un fotón cercano a la longitud de onda a la que es sensible, la energía de la luz crea un cambio en su molécula de opsina llamado fotoisomerización. La fotoisomerización es el primer paso de un proceso que, en última instancia, conduce a un cambio en el potencial de membrana del fotorreceptor. Hasta que la opsina vuelve a su forma original, la célula fotorreceptora no puede responder a la energía luminosa, lo que se denomina blanqueo. Cuando un gran grupo de opsinas se blanquea, la visión se verá afectada hasta que un número suficiente de opsinas pueda volver al estado receptivo. Es posible que haya experimentado esto después del flash brillante de una cámara.
Adaptación a la luz y a la oscuridad
Debido a que la rodopsina que se encuentra en las células de los bastones es más sensible a la luz blanca mientras que las células de los conos son específicas del color, los bastones son adecuados para la visión en condiciones de poca luz y los conos son adecuados para condiciones más brillantes. En condiciones normales de luz solar, la rodopsina se blanquea constantemente y los conos están activos. En una habitación oscura, no hay suficiente luz para activar las opsinas de los conos, y la visión depende totalmente de los bastones. Los bastones son tan sensibles a la luz que un solo fotón puede dar lugar a un potencial de acción de la CGR correspondiente. Las tres fotopsinas de los conos, al ser sensibles a diferentes longitudes de onda de la luz, pueden ayudar en la visión del color. Comparando la actividad de los tres conos diferentes, el cerebro puede extraer información sobre el color de los estímulos visuales. Como los bastones se blanquean cuando los conos están activos y los conos no pueden reaccionar a la luz de baja intensidad, los bastones dan lugar a una visión monocromática. En una habitación oscura, todo aparece como una sombra gris. Si cree que puede ver los colores en la oscuridad, lo más probable es que su cerebro sepa de qué color es algo y se base en esa memoria. Si camina por su salón oscuro y está seguro de que el sofá parece verde, es porque ya sabe de qué color es, no porque lo perciba con los fotorreceptores de varilla.
Procesamiento de la información visual
Los fotorreceptores, y otras células neuronales de la retina, envían diversos tipos de información al cerebro. Entre ellas, la intensidad de la luz, los colores y la distribución espacial de la información recibida. Toda esta información es transportada a lo largo del nervio óptico y hacia el tracto óptico para ser distribuida a los núcleos del cerebro. En el punto en el que el nervio óptico se convierte en el tracto óptico, se encuentra el quiasma óptico. En este punto, las fibras que transportan la información de la mitad nasal de la retina de cada lado se decusan (cruzan), de manera que la información de la mitad nasal de la retina del ojo izquierdo cruza al lado derecho del cerebro y viceversa. De este modo, el lado izquierdo del cerebro recibe información del campo visual derecho de cada ojo, y el lado derecho del cerebro recibe información del campo visual izquierdo de cada ojo. Esto hace coincidir la lateralidad del cerebro con el control motor. Por ejemplo, la información visual del lado izquierdo del cuerpo, y el control motor de las extremidades izquierdas, son procesados por el hemisferio derecho del cerebro.
Descripción de cómo la información visual tiene lateralidad en el cerebro. El diagrama muestra cómo la información del campo visual derecho llega al cerebro izquierdo y cómo la información del campo visual izquierdo llega al lado derecho del cerebro. Esta obra de Cenveo está bajo una licencia de Creative Commons Attribution 3.0 Estados Unidos (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/).
La información visual del tracto óptico se envía a una variedad de núcleos en el cerebro. Estos núcleos, junto con el tipo de procesamiento en el que están involucrados se resumen en la tabla siguiente.
La mayoría de la información visual fluye a través del núcleo geniculado lateral del tálamo hacia el lóbulo occipital para la percepción de la visión. Desde aquí las fibras llevarán parte de la información a regiones de los lóbulos parietal y temporal, llamadas áreas de asociación visual. Estas áreas contribuyen al reconocimiento de objetos (como reconocer una cara) y al procesamiento del movimiento (como atrapar una pelota en movimiento).
Es importante reconocer cuando los medios de comunicación populares y las fuentes en línea simplifican en exceso los procesos fisiológicos complejos para que no se generen malentendidos. Este vídeo fue creado por un fabricante de dispositivos médicos que podría estar tratando de destacar otros aspectos del sistema visual que el procesamiento de la retina. La afirmación que hacen no es incorrecta, sólo agrupa varios pasos, lo que hace que parezca que las RGC son las traductoras, en lugar de los fotorreceptores.