Senin, 09 Desember 2013


SISTEM VISUAL

PENDAHULUAN

Mata merupakan salah satu organ paling penting sekaligus paling sensitif yang berada pada tubuh manusia. Mata manusia mampu menangkap gelombang cahaya elektromagnetik yang besarannya sekitar 400-700 nanometer[1]. Mata manusia mempunyai struktur dan sistem kerja yang cukup rumit. Maka dari itu kami disini mencoba menjelaskan beberapa bagian-bagian dari struktur mata dan juga beberapa sistem kerjanya dan juga kami akan menunjukkan sedikit tentang ilusi visual yang dihadapi oleh manusia. Termasuk ada penyakit mata khusus yang berhubungan kinerja seseorang terutama dalam mengenali objek.

SISTEM KERJA MATA DALAM MENANGKAP CAHAYA ATAU OBJEK
1.      Pupil dan Lensa Mata
Cahaya masuk kedalam melalui pupil (merupakan lubang pada iris), besar-kecilnya ukuran pupil saat menangkap perubahan suatu cahaya ditentukan oleh dua level yaitu dari sensitivitas (kemampuan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek dalam keadaan cahaya yang minim/remang-remang) dan ketajaman (kemampuan untuk melihat suatu objek secara detail). Ketika pupil mengerut atau mengecil, maka bayangan benda yang jatuh pada retina akan lebih tajam namun ketika pada saat pencahayan berkurang maka pupil akan membuka lebih lebar untuk membiarkan cahaya lebih banyak masuk tetapi akan mengurangi ketajaman dan kedalam fokus benda tersebut. Daniel Kahneman juga pernah mengulas tentang proses kerja pupil yang berhubungan dengan konsentrasi seseorang, pupil biasanya melebar dan detak jantung akan menurun pada saat seseorang sedang berkonsentrasi atau memiliki atensi yang tinggi pada suatu pekerjaan atau objek[2]. Dibelakang pupil ada lensa mata yang berfungsi untuk memfokuskan cahaya yang akan ditangkap oleh retina, dan bagian yang mengontrol lensa mata ini disebut dengan otot-otot siliari (ciliary muscles)[3] (untuk penjelasan pada sub pupil dan lensa lihat gambar di bawah). Otot-otot siliari ini berfungsi untuk mengontrol lensa mata. Ketika kita melihat sebuah objek yang dekat maka otot-otot ciliary akan berkontraksi dan lensa mata akan berbentuk silindris. Namun ketika kita melihat suatu objek yang jauh maka otot-otot ciliary akan rileks dan lensa mata akan berbentuk agak mendatar. Untuk proses konfigurasi dari lensa mata untuk membawa sebuah objek menjadi fokus di retina mata disebut dengan akomodasi (accomodation). Sedangkan istilah Binocular disparity adalah perbedaan dalam posisi dari sebuah objek yang ditangkap dalam dua retina, untuk objek yang jaraknya lebih dekat akan terlihat lebih besar daripada objek yang sama dengan jarak yang lebih jauh, maka sistem visual manusia dapat menggunakan binocular disparity untuk mengkonstruksikan persepsi suatu objek 3D dari dua objek 2D yang ada di retina.[4].
GAMBAR 1


2.      Retina & perubahan cahaya menjadi sinyal-sinyal neural[5]
Secara struktur retina mempunyai lapisan-lapisan sebagai berikut yaitu dua receptor (Rod & Cone), horizontal cells, bipolar cells, amacrine cells dan retinal ganglion cells. Sebelum kepada penjelasan yang lebih lanjut kami akan menjelaskan masing-masing fungsi dari struktur yang ada pada retina terlebih dahulu. Reseptor Rod & Cone merupakan sel-sel yang yang dispesialisasikan untuk menerima sinyal-sinyal mekanik, kimiawi atau radian (pemancar panas) yang ada disekeliling kita. Sel-sel Amacrine dan Sel-sel Horizontal dispesialisasikan untuk komunikasi lateral (yang dimaksudkan komunikasi lateral adalah komunikasi yang melewati channel-channel utama sensori input). Bipolar Cells adalah sel-sel yang berada di bagian tengah retina. Retinal ganglion cells merupakan lapisan neuron di dalam retina yang memiliki serabut-serabut saraf yang bertolak pada bola mata. Sistem kerja struktur ini pada saat cahaya datang yakni sebagai berikut : cahaya diterima cone reseptor dan rod reseptor setelah melewati 4 lapisan terdahulu yaitu Retinal ganglion cells, Amacrine Cells, Bipolar Cells dan Horizontal Cells. Kemudian saat reseptor telah teraktifasi, pesan neural ditranslasikan balik melewati lapisan-lapisan retinal kepada sel-sel ganglion retinal, yang akson-aksonnya berproyeksi disekujur bagian dalam retina sebelum berkumpul dalam bentuk bundel dan keluar meninggalkan bola mata (lihat gambar 2 di bawah untuk penjelasan struktur retina). Susunan terbalik ini menciptakan dua masalah visual yaitu, yang pertama cahaya datang terdistorsi oleh jaringan retinal yang harus dilaluinya sebelum mencapai reseptor. Masalah yang kedua adalah agar bundel akson-akson sel ganglion retinal meninggalkan mata harus ada sebuah celah di lapisan reseptor, celah itu dinamakan blind spot[6].

GAMBAR 2
Masalah pertama diminimalisir oleh fovea. Fovea adalah lekukan atau cekungan sebesar 0.33 mm yang berada di tengah retina, dan area tersebut dikhususkan untuk penglihatan akuitas tinggi (untuk melihat gambar dengan detail halus). Tipisnya lapisan sel ganglion retinal di fovea mengurangi distorsi cahaya yang masuk. Titik buta (blind spot) merupakan masalah yang kedua yang tercipta oleh struktur terbalik retina, membutuhkan solusi yang lebih kreatif, yang lebih diilustrasikan dalam demonstrasi berikut ini yaitu completion (komplesi/perlengkapan). Sistem visual menggunakan informasi yang diberikan oleh reseptor-reseptor di sekitar titik buta untuk memenuhi celah dalam gambar retinal anda. Ketika sistem visual mendeteksi sebuah garis lurus masuk ke salah satu sisi titik buta dan garis lurus lain meninggalkan sisi yang lainnya, ia akan memenuhi bagian yang hilang untuk anda, dan yang anda lihat adalah sebuah garis lurus, terlepas dari bagaimana keadaan yang sesungguhnya ada.

Penglihatan Cone & Rod[7]
Khusus untuk bagian ini, spesies yang hanya aktif di malam hari cenderung memiliki retina berbentuk batang (rod receptor) saja, untuk spesies yang aktif pada siang hari saja kecenderungan memiliki retina berbentuk kerucut saja (cone receptor), sedangkan untuk manusia memiliki keduanya. Ada dua reseptor utama yang terdapat pada retina, ada reseptor yang berbentuk cone atau kerucut dan reseptor berbentuk batang yang disebut rod (lihat gambar dibawah ini). Dari observasi mengenai ini dengan munculnya duplexity theory (teori dupleksitas) penglihatan – teori bahwa cones dan rods memediasi jenis-jenis penglihatan yang berbeda. Photopic vision (penglihatan-fotopik adalah penglihatan yang didominasi oleh reseptor cones) dalam iluminasi (keadaan pencahayaan) yang baik dan memberikan persepsi berwarna dengan akuitas tinggi (sangat detail) tentang dunia.

GAMBAR 3
Dalam pencahayaan yang redup, tidak ada cukup cahaya untuk membangkitkan reseptor bentuk-kerucut (cones) secara reliabel dan scotopic vision (penglihatan yang dimediasi oleh reseptor untuk batang (rod)-lah yang mendominasi. Akan tetapi sensitivitas penglihatan skotopik tidak tercapai tanpa “pengorbanan” : Penglihatan skotopik kehilangan detail  gambar maupun warna dari penglihatan fotopik, jadi objek yang dilihat menjadi kabur atau tidak jelas.


Gerakan Mata[8]
Di dalam fungsi organ tubuh manusia, mata merupakan salah satu organ yang sistem kerjanya paling aktif dibandingkan dengan organ-organ yang lain. Integrasi temporal adalah sistem kerja mata dalam memindai medan visual secara terus-menerus dan persepsi visual kita merupakan hasil akumulasi dari informasi-informasi visual termutakhir atau terbaru, contohnya adalah ketika kita mencoba mengedipkan mata kita berkali-kali dan persepsi visual kita tidak lenyap.

Transduksi Visual : Konversi Cahaya menjadi Sinyal-Sinyal Neural[9]
Definisi Transduksi adalah konversi sebuah bentuk energi kedalam bentuk lain. Sedangkan, Transduksi visual adalah konversi cahaya menjadi sinyal-sinyal neural oleh reseptor-reseptor visual. Dalam sebuah penelitian pada tahun 1876, saat pigment (pigmen adalah substansi yang menyerap cahaya) merah diekstraksi dari retina kodok, terutama pada bagian reseptor rod. Pigmen ini memiliki sebuah properti yang aneh, ketika ia disinari oleh cahaya secara intensif, pigmen tersebut akan kehilangan warnanya dan rod kehilangan kemampuannya untuk menyerap cahaya tetapi ketika dikembalikan ke kegelapan, rod mendapatkan kembali warna merah dan kapasitasnya untuk menyerap cahaya. Yang penting untuk diingat adalah, transduksi cahaya oleh rod yaitu sinyal-sinyal ditransmisikan melalui sistem-sistem neural oleh adanya hambatan.

3.      Dari Retina ke Korteks Visual Primer[10]
Jalur utama dari retina menuju ke otak adalah jalur retina-geniculate-striate, yang mengonduksi sinyal dari masing-masing retina ke korteks visual primer. Yang menjadi korteks visual primer adalah striate, dan melalui lateral geniculate nuclei latamus. Lateral geniculate nucleus (nuklei genikulat lateral) merupakan pembawa informasi visual utama dari retina ke otak[11]. Visual korteks primer sendiri berada di bagian lobus occipital. Sekitar 90% akson sel-sel ganglion retinal menjadi bagian jalur-jalur retina-genikulat-striat. Untuk sistem kerjanya sendiri, semua sinyal dari medan visual kiri mencapai korteks visual primer kanan, melalui hemiretina temporal atau hemiretina nasal secara kontralateral (melalui optic chiasm). Setiap nukleus genikulat lateral memiliki enam lapisan dan masing-masing lapisan di setiap nukleus menerima input dari semua bagian visual kontralateral dari salah satu mata (Lihat gambar 4 untuk penjelasan).

GAMBAR 4

Organisasi Retinotopik[12]
Sistem retina-genikulat-striat bersifat retinotopic, definisi dari Retinotopic sendiri adalah pemetaan sebuah input visual dari retina ke neuron-neuron, khususnya neuron yang mengalirkan berkas-berkas cahaya visual[13].
Saluran M dan P[14]
Terdapat 2 saluran komunikasi paralel yang mengalir melalui masing-masing nukleus genikulat lateral yaitu : Parvocellular Layer & Magnocellular Layer (seringkali disebut sebagai lapisan P & M). Neuron-neuron Parvocellular Layer terutama responsif terhadap detail-detail halus dan terhadap objek yang stasioner atau bergerak lambat. Sebaliknya neuron-neuron magnoseluler layer terutama responsif terhadap gerakan. Reseptor cone memberikan mayoritas input ke lapisan-lapisan P, sementara reseptor rod memberikan mayoritas input ke lapisan-lapisan M.
4.      Melihat Batas[15]
Dalam pengertian tertentu Visual Edge itu tidak ada, visual edge hanya merupakan tempat dua daerah yang berbeda dari sebuah gambar visual bertemu satu sama lainnya. Dalam sistem visual, artian melihat batas ini lebih ditekankan kepada persepsi seseorang dalam melihat tingkat kecerahan (gelap-terang). Di bawah ini ada sebuah contoh ilusi visual yang dikenal dengan sebutan grid illusion yang kami anggap mewakili sub visual edge ini.

GAMBAR 5

Untuk penjelasan mengenai, mengapa ilusi visual seperti ini dapat terjadi pada manusia, mungkin Ibu Rizki yang bisa membantu. Karena kami tidak menemukan penyebabnya.

Medan Reseptif[16]
Medan Reseptif adalah daerah medan visual yang ada kemungkinannya bagi sebuah stimulus visual untuk memengaruhi penembakan neuron.

5.      Melihat Warna[17]
Warna adalah salah satu kualitas paling kasat mata dari pengalaman visual manusia. Thomas Young dan Wilhelm von Helmholtz mengajukan komponen teori atau trikomatik teori yang menyatakan bahwa ada tiga macam reseptor (cone/kerucut) warna yang berbeda yaitu merah, hijau dan biru, masing-masing dengan sensitivitas spektral yang berbeda dan sebuah stimulus diduga dikode oleh rasio antara aktivitas ketiga macam reseptor ini. Teori penglihatan warna lainnya adalah opponent-process theory (teori proses-oponen) diusulkan oleh Edward Hering pada 1878. Ia mengatakan bahwa ada dua golongan sel yang berbeda dalam sistem visual untuk mengode warna dan sebuah golongan kelas lain untuk mengode brightness (tingkat kecerahan). Hering memiliki hipotesis bahwa masing-masing golongan sel mengode dua persepsi warna komplementer. Complementary Colors (warna komplementer) adalah pasangan warna yang menghasilkan warna putih atau abu-abu bila dikombinasikan dengan ukuran yang sama. Teori Retineks menyatakan bahwa warna sebuah objek ditentukan oleh reflectance (pantulan) – berapa besar proporsi cahaya dengan panjang-gelombang yang berbeda yang dipantulkan oleh sebuah permukaan. Prestriate Cortex adalah berkas jaringan dalam lobus oksipital yang mengelilingi korteks visual primer. Korteks Inferotemporal adalah korteks lobus temporal inferior berada pada posisi warna yang hijau sedangkan Korteks Parietal Posterior berada pada bagian kuning. Kedua korteks ini mempunyai fungsinya sebagai salah satu path atau jalur yang dilalui oleh arus dorsal dan arus ventral yang akan dijelaskan di bawah.

GAMBAR 6

Kerusakan pada Korteks Visual Primer : Skotoma dan Hemianopsic[18]
Kerusakan pada sebuah korteks visual primer menghasilkan Skotoma yaitu daerah kebutaan di daerah yang berhubungan dengan medan visual kontralateral pada kedua belah mata, walaupun dikategorikan pada tingkat kebutaan namun sebenarnya problem utamanya lebih kepada tingkat ketidakmampuan mata menangkap objek visual dengan ketajaman yang sempurna. Contoh gambar penglihatan seseorang yang menderita skotoma :

GAMBAR 7
Sedangkan, Hemianopsic adalah sejenis penyakit skotoma namun, efeknya terhadap penglihatan lebih besar, seseorang yang menderita hemianopsic kehilangan sampai separuh medan visualnya bisa terjadi pada salah satu mata atau keduanya. Contoh gangguan hemianopsic ada di bawah ini :

GAMBAR 8

Arus Dorsal dan Arus Ventral[19]
Seperti yang sudah anda ketahui bahwa informasi memasuki korteks visual primer melalui nuklei genikulat lateral. Arus Dorsal mengalir dari korteks visual primer ke korteks prestriat dorsal lalu ke korteks parietal posterior, sedangkan arus ventral mengalir dari korteks visual primer ke korteks prestiat ventral lalu ke korteks inferotemporal. Kebanyakan neuron-neuron dari korteks visual dalam arus dorsal membawa informasi stimuli spasial, seperti stimuli yang mengindikasikan lokasi dari suatu objek dan arah gerakannya. Sebaliknya neuron-neuron dalam arus ventral lebih merespons karakteristiknya dari suatu objek misalnya yang berhubungan dengan arah dan bentuk.
GAMBAR 9, tanda panah ke bawah menunjukkan arus ventral sedangkan tanda panah keatas menunjukkan arus dorsal.
            Kaitan utama dari arus dorsal terhadap suatu perilaku adalah mengarahkan interaksi behavioral dengan berbagai objek, sedangkan arus ventral adalah untuk memediasi persepsi yang disadari terhadap berbagai objek, hal inilah yang disebut “teori kontrol perilaku vs persepsi yang disadari”. Para peneliti mengatakan bahwa pasien-pasien dengan kerusakan arus dorsal mungkin menunjukkan kinerja yang buruk pada tes-tes lokasi dan gerakan karena kebanyakan tes lokasi dan gerakan melibatkan ukuran-ukuran performa (contoh : pasien tidak dapat memegang objek neural seperti silinder plastik dengan baik, jadi pasien memegang objek tersebut dengan cara yang tidak biasa pada kebanyakan orang) dan untuk pasien yang menderita gangguan arus ventral mungkin menunjukkan hasil yang buruk pada tes rekognisi visual karena kebanyakan tes tersebut melibatkan kesadaran verbal (contoh : pasien tidak bisa membedakan sepasang balok ataupun kubus dengan ukuran yang sama atau berbeda).















DAFTAR PUSTAKA
Kahneman, Daniel (1973), Attention & Effort, New Jersey, Englewood Cliffs : Prentice Hall Inc.
Pinel, John P.J. (2000), Biopsychology 4th edition, Pearson Education Co.
Pinel, John P.J.  (2009), Biopsikologi, Yogyakarta : Pustaka Pelajar


[1] John P.J. Pinel, Biopsychology 4th edition hal. 161, Pearson Education Co. (2000) didownload dari www.en.bookfi.org
[2] Daniel Kahneman, Attention & Effort hal. 30, New Jersey, Englewood Cliffs : Prentice Hall Inc. (1973), hal ini bisa dicoba ketika anda melakukan perkalian 17 x 36 di depan sebuah cermin tanpa menggunakan alat bantu hitung apapun dan perhatikan pupil mata anda pada saat menghitungnya diluar kepala.
[3] John P.J. Pinel, op.cit. hal. 161
[4] Ibid., hal. 163
[5] John P.J. Pinel, Biopsikologi hal. 166, Yogyakarta : Pustaka Pelajar (2009)
[6] Ibid., hal. 167
[7] Ibid., hal. 168-169
[8] Ibid., hal. 171
[9] Ibid., hal. 172
[10] Ibid., hal. 173
[12] Ibid., hal. 173
[14] Ibid., hal. 174
[15] Ibid., hal. 175
[16] Ibid., hal. 177
[17] Ibid., hal. 183-187
[18] Ibid., hal. 189
[19] Ibid., hal. 191-192

Tidak ada komentar:

Posting Komentar