Aspetti fisiologici della percezione del colore

La percezione del colore è un processo biologico che coinvolge il sistema visivo umano, dalla retina fino alla corteccia cerebrale. Si basa sulla cattura della luce, sulla trasformazione degli stimoli luminosi in segnali elettrici e sulla loro elaborazione da parte del cervello.

Assorbimento della luce e fotorecettori della retina

La retina è il punto di partenza della percezione del colore ed è composta da due tipi di fotorecettori: coni e bastoncelli.

Fotorecettori: Coni e Bastoncelli

• Bastoncelli: sono molto sensibili alla luce e permettono la visione notturna (scotopica), ma non distinguono i colori.

• Coni: responsabili della visione a colori (fotopica), funzionano meglio in condizioni di luce intensa e sono di tre tipi:

  • S-coni (Blu) → Sensibili a lunghezze d’onda corte (~420 nm)

  • M-coni (Verde) → Sensibili a lunghezze d’onda medie (~530 nm)

  • L-coni (Rosso) → Sensibili a lunghezze d’onda lunghe (~560 nm)

Ogni cono contiene un particolare fotopigmento, formato da opsina e retinale, che cambia conformazione quando assorbe la luce, innescando un segnale elettrico.

Trasduzione del segnale visivo

Quando un fotone colpisce un fotorecettore:

1. Isomerizzazione del retinale: il fotopigmento cambia conformazione (da 11-cis-retinale a tutto-trans-retinale).

2. Attivazione della cascata biochimica:

   • Il cambiamento conformazionale attiva la trasducina, una proteina G.

   • La trasducina stimola la fosfodiesterasi (PDE), che degrada il GMP ciclico (cGMP).

   • Il calo di cGMP chiude i canali ionici del sodio (Na⁺) e del calcio (Ca²⁺), iperpolarizzando la cellula.

3. Generazione del segnale elettrico:

4. L’iperpolarizzazione riduce il rilascio del neurotrasmettitore glutammato.

5. Le cellule bipolari e gangliari della retina elaborano il segnale e lo inviano al nervo ottico.

Trasmissione del segnale al cervello

Dopo l’elaborazione preliminare nella retina, l’informazione sui colori segue un percorso specifico:

Cellule gangliari e canali opponenziali

1. Le cellule gangliari della retina utilizzano il sistema opponenziale per elaborare il colore:

   • Canale Rosso-Verde (L vs M-coni)

   • Canale Blu-Giallo (S vs combinazione di L e M)

   • Canale di Luminanza (L + M)

Nervo ottico e chiasma ottico

1. Gli assoni delle cellule gangliari formano il nervo ottico.

2. Al chiasma ottico, le informazioni provenienti dai due occhi si riorganizzano:

   • L’emicampo visivo destro viene processato dall’emisfero sinistro e viceversa.

Nucleo Genicolato Laterale (NGL) del talamo

1. Il NGL è una stazione intermedia che separa le informazioni relative a colore e forma.

2. Qui vengono ulteriormente elaborati i segnali opponenziali prima di essere inviati alla corteccia visiva.

Elaborazione corticale del colore

Il colore viene elaborato principalmente nella corteccia visiva, situata nel lobo occipitale.

Corteccia visiva primaria (V1)

1. Riceve segnali grezzi e identifica bordi e contrasti.

2. I neuroni rispondono alla distribuzione spaziale dei colori.

Corteccia visiva secondaria (V2)

1. Inizia a integrare le informazioni sui colori con il movimento e la profondità.

Corteccia visiva V4 (specializzata nel colore)

1. Svolge il compito principale nell’elaborazione del colore e della costanza cromatica (la capacità di percepire un colore invariato sotto diverse condizioni di illuminazione).

2. Lesioni in V4 possono causare acromatopsia cerebrale, ovvero l’incapacità di percepire i colori, nonostante un sistema visivo intatto.

Meccanismi di costanza del colore

Un aspetto fondamentale della percezione del colore è la costanza cromatica, che permette di percepire i colori in modo stabile anche quando cambia la luce ambientale. Questo fenomeno è regolato da:

• Adattamento neurale: i neuroni si abituano a determinati livelli di illuminazione.

• Elaborazione corticale: il cervello confronta il colore di un oggetto con quelli circostanti per correggerne la tonalità.

Interazione con altri sistemi fisiologici

Il colore può influenzare anche altri sistemi del corpo, come:

• Sistema endocrino: alcuni colori possono stimolare la produzione di ormoni (es. la luce blu può sopprimere la melatonina e favorire il risveglio).

• Sistema nervoso autonomo: colori diversi possono attivare il sistema simpatico (rosso → eccitazione) o il sistema parasimpatico (blu → rilassamento).

Conclusione

La percezione del colore è il risultato di un’elaborazione complessa che coinvolge la retina, il talamo e la corteccia cerebrale. Questo processo non si limita alla semplice registrazione delle lunghezze d’onda, ma include meccanismi di contrasto, costanza cromatica e integrazione con altre funzioni cerebrali, rendendo il colore un fenomeno altamente dinamico e influente sulla nostra esperienza percettiva e fisiologica.