Nossa capacidade de enxergar começa com as células fotorreceptoras sensíveis à luz em nossos olhos. Uma região específica da retina, denominada fóvea, é responsável pela visão nítida. Aqui, os fotorreceptores cone sensíveis à cor nos permitem detectar até os menores detalhes. A densidade dessas células varia de pessoa para pessoa. Além disso, quando fixamos um objeto, nossos olhos fazem movimentos sutis e contínuos, que também diferem entre os indivíduos.

Pesquisadores do Hospital Universitário de Bonn (UKB) e da Universidade de Bonn agora investigaram como a visão nítida está ligada a esses pequenos movimentos oculares e ao mosaico de cones. Usando imagens de alta resolução e micropsicofísica, eles demonstraram que os movimentos oculares são finamente ajustados para fornecer amostragem ideal pelos cones. Os resultados do estudo foram publicados no periódico eLife .

Os humanos podem fixar o olhar em um objeto para vê-lo claramente graças a uma pequena região no centro da retina. Essa área, conhecida como fóvea (latim para "poço"), é composta por um mosaico compactado de células fotorreceptoras cone sensíveis à luz. Sua densidade atinge picos de mais de 200.000 cones por milímetro quadrado — em uma área cerca de 200 vezes menor do que uma moeda de 25 centavos. Os minúsculos cones foveais coletam amostras da porção do espaço visual visível ao olho e enviam seus sinais ao cérebro. Isso é análogo aos pixels de um sensor de câmera com milhões de células fotossensíveis espalhadas por sua superfície.

No entanto, há uma diferença importante. Diferentemente dos pixels de um sensor de câmera, os cones na fóvea não são distribuídos uniformemente. Cada olho tem um padrão de densidade único em sua fóvea.

Além disso, "diferentemente de uma câmera, nossos olhos estão constante e inconscientemente em movimento", explica o Dr. Wolf Harmening, chefe do Laboratório AOVision no Departamento de Oftalmologia da UKB e membro da Área de Pesquisa Transdisciplinar (TRA) "Vida e Saúde" da Universidade de Bonn.

Isso acontece mesmo quando estamos olhando firmemente para um objeto estacionário. Esses movimentos oculares fixacionais transmitem detalhes espaciais finos ao introduzir sinais fotorreceptores em constante mudança, que devem ser decodificados pelo cérebro. É bem conhecido que um dos componentes dos movimentos oculares fixacionais, denominado deriva, pode diferir entre indivíduos, e que movimentos oculares maiores podem prejudicar a visão. Como a deriva se relaciona com os fotorreceptores na fóvea, no entanto, e nossa capacidade de resolver detalhes finos não foi investigada até agora.

É precisamente isso que a equipe de pesquisa de Harmening investigou agora usando um oftalmoscópio de luz de varredura de óptica adaptativa (AOSLO), o único do tipo na Alemanha. Dada a precisão excepcional oferecida por este instrumento, os pesquisadores foram capazes de examinar a relação direta entre a densidade do cone na fóvea e os menores detalhes que podemos resolver.

Ao mesmo tempo, eles registraram os pequenos movimentos dos olhos. Para fazer isso, eles mediram a acuidade visual de 16 participantes saudáveis enquanto realizavam uma tarefa visualmente exigente. A equipe rastreou o caminho dos estímulos visuais na retina para determinar posteriormente quais células fotorreceptoras contribuíram para a visão em cada participante. Os pesquisadores — incluindo a primeira autora Jenny Witten do Departamento de Oftalmologia da UKB, que também é uma estudante de doutorado na Universidade de Bonn — usaram gravações de vídeo AOSLO para analisar como os olhos dos participantes se moviam durante uma tarefa de discriminação de letras.

O estudo revelou que os humanos são capazes de perceber detalhes mais sutis do que a densidade do cone na fóvea sugere.

"A partir disso, concluímos que o arranjo espacial dos cones foveais prevê apenas parcialmente a acuidade de resolução", relata Harmening. Além disso, os pesquisadores descobriram que pequenos movimentos oculares influenciam a visão nítida: durante a fixação, os movimentos oculares de deriva são precisamente alinhados para mover sistematicamente a retina sincronizada com a estrutura da fóvea.

"Os movimentos de deriva repetidamente trouxeram estímulos visuais para a região onde a densidade do cone era mais alta", explica Witten. No geral, os resultados mostraram que, em apenas algumas centenas de milissegundos, o comportamento de deriva se ajustou às áreas da retina com maior densidade do cone , melhorando a visão nítida. O comprimento e a direção desses movimentos de deriva desempenharam um papel fundamental.

De acordo com Harmening e sua equipe, essas descobertas fornecem novos insights sobre a relação fundamental entre a fisiologia do olho e a visão: "Entender como o olho se move de forma ideal para obter uma visão nítida pode nos ajudar a entender melhor os distúrbios oftalmológicos e neuropsicológicos e a melhorar soluções tecnológicas projetadas para imitar ou restaurar a visão humana , como implantes de retina."