Oog meet zelf intensiteit kleuren

Dat blijkt uit onderzoek met goudvissenogen door dr. D. Kraaij waarop hij deze maand promoveerde aan de Universiteit van Amsterdam. Kraaij is inmiddels werkzaam als docent op een lerarenopleiding, de protestants christelijke Marnix Academie in Utrecht.

Ogen van goudvissen lijken qua bouw en functie volgens de promovendus veel op die van de mens. In het netvlies, dat zich achter in het oog bevindt, wordt het licht uit onze omgeving opgevangen en omgezet in een elektrisch signaaltje. Dit vindt plaats in de zogeheten staafjes en de kegeltjes. Deze cellen geven het signaal door aan twee andere soorten cellen, de horizontale cellen en de bipolaire cellen. De horizontale cellen koppelen het lichtsignaal terug naar de kegeltjes, terwijl de bipolaire cellen het signaal verder doorgeven aan de ganglioncellen, die met hun uitlopers de oogzenuw vormen.

Signaal
Volgens Kraaij sturen de kegeltjes niet alleen een lichtstimulus naar de horizontale cellen, maar is er ook sprake van een omgekeerde informatiestroom van de horizontale cellen naar de kegeltjes. De signalen zijn beide afhankelijk van de eigenschappen van de lichtstimulus. Een klein lichtspotje bijvoorbeeld veroorzaakt alleen een lichtsignaal in het kegeltje, terwijl een grote lichtstimulus ook een retoursignaal vanuit de horizontale cellen genereert. Daarnaast zijn beide signalen gevoelig voor de kleur en intensiteit van de lichtstimulus. Kraaij: „Het komt erop neer, dat de grootte van het signaal van het kegeltje naar de horizontale cellen afhankelijk is van het type kegeltje (blauw-, groen- of roodgevoelig), de intensiteit en de kleur van de lichtstimulus.”

Deze interacties tussen kegeltjes en horizontale cellen zorgen voor aanpassing van de gevoeligheid van de kegeltjes aan de kleur van de omgevingsverlichting. Vervolgens wordt dit aangepaste lichtsignaal doorgegeven aan de bipolaire cellen en de oogzenuw. Hierdoor wordt de kleur van een voorwerp onafhankelijk van de kleur van de omgevingsverlichting waargenomen.

Kraaij: „Dat is belangrijk omdat de kleur van een voorwerp afhankelijk is van het licht waarmee het wordt beschenen. Midden op de dag is dit wit zonlicht, maar in de avond wordt het zonlicht roder van kleur omdat kleine deeltjes in de atmosfeer het blauwe licht tegen houden. De voorwerpen reflecteren dan dus meer rood licht dan midden op de dag. Toch blijven, binnen bepaalde grenzen, de voorwerpen uit onze omgeving dezelfde kleur houden. De bomen en het gras blijven groen en worden 's avonds niet bruin of rood van kleur.”

De horizontale cellen van het netvlies spelen hierbij volgens Kraaij een belangrijke rol. Het terugkoppelsignaal van de horizontale cellen naar de kegeltjes in het netvlies past de gevoeligheid van de verschillende soorten kegeltjes (blauwe, groene en rode) zodanig aan dat de kleuren van voorwerpen kleurvast worden waargenomen. „Een vergelijkbaar elektronisch mechanisme is de kleurenbalans op een videocamera.”

„Lange tijd is verondersteld dat dit mechanisme alleen in hogere visuele centra van de hersenen te vinden zouden zijn, maar uit mijn onderzoek blijkt dat al in het netvlies een dergelijk mechanisme aanwezig is. Dit is zeer praktisch. De relatief dunne oogzenuw geeft op die manier alleen maar nuttige informatie door. Meer informatie zou een dikkere oogzenuw vereisen.”

De bevindingen uit zijn onderzoek kunnen volgens Kraaij van nut zijn bij de ontwikkeling van kunstmatige netvliezen waar momenteel hard aan wordt gewerkt.

Altijd donker
De promovendus is, zoals elke onderzoeker, blij dat zijn studie is afgerond. Toch heeft hij daarvoor nog een extra reden. „Ik heb vijf jaar lang in het absolute donker gewerkt en zag, vooral in de late herfst, de winter en het vroege voorjaar, alleen op zaterdag en zondag het daglicht. Dat valt niet mee. Het heeft bijvoorbeeld ook invloed op je gemoedstoestand. Zonder de steun van anderen in mijn (werk)omgeving was dit onderzoek dan ook niet mogelijk geweest.”