Visión en color: análisis estadístico de la absorción de fotones en la retina y sus consecuencias perceptuales

Abstract

El color es una sensación subjetiva originada en el cerebro, basada en la información que llega por la vía visual sobre la distribución de energía de la luz que incide sobre la pupila. Los fotorreceptores constituyen la primera etapa en el procesamiento neuronal de la información cromática, por lo tanto, es esperable que parte de las características de la visión en color puedan explicarse en términos de la fisiología del proceso de absorción de fotones. Sin embargo, existen numerosas etapas de procesamiento posteriores, todas ellas requeridas para que un observador sea capaz de reportar qué color ve, así como para informar si nota diferencias entre dos estímulos o si los percibe comoiguales. Por lo tanto, no hay motivos para creer que basta comprender la fisiología de los fotorreceptores para poder explicar todas las características de la percepción cromática. Para determinar la relevancia del proceso de absorción, en esta tesis modelamos estadísticamente la forma en que los conos de la retina capturan los fotones incidentes. Bajo la suposición de que la estocasticidad del proceso de absorción constituye el factor fundamental que limita la precisión de la percepción cromática, utilizando técnicas estadísticas y de la teoría de la información, predecimos el resultado de diversos experimentos comportamentales reportados en la literatura. La precisión con que se reproducen los resultados experimentales sustenta la hipótesis de que las etapas de procesamiento posteriores operan de manera óptima, o cercana a la óptima, alterando sólo mínimamente las limitaciones impuestas por la etapa de absorción.

Colour is a subjective sensation originated in the brain, based on the information that enters through the visual pathway about the energy distribution of the light impinging on the pupil. Fotoreceptors constitute the first stage in the neuronal processing of chromatic information, so the physiology of the absorption process is expected to be relevant in the understanding of colour vision. There are, however, multiple subsequent processing stages, all of them required for an observer to be able to report the colour of a stimulus, and to determine whether he or she perceives two stimuli as chromatically equal or not. There is no reason, hence, to believe that photoreceptors suffice to explain all the properties of chromatic perception. To determine the relevance of the absorption process, in this thesis we construct a statistical model of the way incident photos are captured by the cones of the retina. Under the assumption that the stochasticity in the absorption process is the fundamental factor limiting the precision of chromatic perception, using statistical and information-theoretical tools, we predict the result of several behavioral experiments reported in the literature. The precision with which the model reproduces the experimental results supports the hypothesis that subsequent processing stages operate optimally, or near optimality, altering only minimally the limitations imposed by the absorption process.