Un nuovo database di immagini potrebbe aiutare a spiegare l'evoluzione dell'occhio umano

L'occhio umano è un macchinario straordinario. È in grado di distinguere una decina di milioni di colori grazie alle notevoli cellule bastoncellari e coniche sensibili alla luce che popolano la parte posteriore dell'occhio.

Queste cellule dividono ordinatamente il processo della visione. Le aste, circa 90 milioni, hanno una sensibilità massima alla luce rossastra e funzionano meglio in condizioni di scarsa illuminazione, fornendo la nostra visione notturna.

I coni, invece, circa 5 milioni, sono di tre tipi. Questi sono sensibili alle lunghezze d'onda lunghe (ad es. rosso), alle lunghezze d'onda medie (verde) e alle lunghezze d'onda corte (blu) e producono una visione a colori. Sono designati rispettivamente coni L, M e S.

Ma ecco il puzzle: i coni S sono rari e rappresentano meno del 10% del totale. I coni L e M sono molto più comuni ma il loro rapporto può variare notevolmente. Le persone con una visione dei colori altrimenti normale possono avere rapporti L:M compresi tra 1:4 e 15:1.

(Altri primati hanno rapporti diversi, sebbene il rapporto nelle scimmie del nuovo mondo sia simile al nostro.)

La domanda che lascia i biologi a grattarsi la testa è perché.

Un'idea è che questa distribuzione dei tipi di cellule coniche sia il risultato di un adattamento all'ambiente in cui si è evoluto l'occhio umano.

Quindi, se riusciamo a capire com'era quell'ambiente, potremmo avere un controllo sulle forze che hanno modellato il nostro sistema visivo.

Oggi, Gasper Tkacik dell'Università della Pennsylvania a Filadelfia e diversi amici rivelano un approccio interessante per risolvere questo problema. La loro idea è quella di trovare un luogo come quello in cui si sono evoluti gli esseri umani e misurare le condizioni di illuminazione che vi si trovano.

E confrontando un campione abbastanza grande con misurazioni effettuate altrove, dovrebbe essere possibile capire come e perché l'occhio umano si è evoluto con i suoi curiosi rapporti di tipi di cellule coniche.

Allora, dove guardare. L'opinione comune è che gli umani si siano discostati dagli altri ominidi circa 3 milioni di anni fa in Africa. Un luogo ritenuto rappresentativo delle condizioni che esistevano allora è il delta dell'Okavango in Botswana, dove il fiume Okavanga sfocia in una palude ai margini del deserto del Kalahari formando il delta del fiume interno più grande del mondo. (La maggior parte dell'acqua evapora.)

Se gli esseri umani si sono evoluti in condizioni come questa, allora è possibile che le condizioni di illuminazione potrebbero darci un indizio su misteri come il rapporto delle cellule coniche.

Quindi Tkacik e i suoi amici sono andati in Botswana e hanno preso 5000 immagini da sei megapixel dell'area utilizzando una reflex digitale Nikon D70. li hanno poi accuratamente calibrati per catturare con precisione le statistiche della luce che raggiunge i sensori della fotocamera e metterli tutti sul web.

Oggi descrivono i vari modi in cui hanno costruito questo database e annunciano che è pubblicamente disponibile con una licenza Creative Commons per la ricerca sulla visione artificiale, la psicofisica della percezione e le neuroscienze visive. L'immagine sopra è un esempio.

L'idea è che il confronto delle statistiche associate a queste immagini con quelle di altre aree produrrà alcune informazioni sull'evoluzione del sistema visivo.

C'è un'altra possibilità ovviamente. Che le caratteristiche peculiari dell'occhio umano sono il risultato di qualche incidente molto più drammatico, come l'eruzione del supervulcano Toba 70.000 anni fa, che potrebbe aver ridotto la popolazione umana globale a meno di 15.000. Si pensa che altri colli di bottiglia in altri momenti abbiano ridotto il numero di esseri umani a meno di 2000.

Forse il sistema visivo umano è ottimizzato per sopravvivere durante una di queste catastrofi. Trovare queste condizioni di illuminazione sulla Terra oggi potrebbe essere significativamente più difficile.

Qualunque sia la causa, le immagini dal Botswana sono un primo passo interessante per riscoprire le condizioni in cui ci siamo evoluti e capire perché siamo ciò che siamo.

Rif: arxiv.org/abs/1102.0817 : Immagini naturali dal luogo di nascita dell'occhio umano

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