Purkinje, la visión nocturna, el rojo y los submarinos

¿Alguna vez os habéis planteado por qué durante el día los colores rojos, naranjas y amarillos parecen los más brillantes, pero cuando la luz se ausenta por completo únicamente somos capaces de reconocer colores de tonos azules, verdes y violetas? El efecto Purkinje es la explicación.

Evangelista Purkinje fue uno de los investigadores más conocidos de su tiempo y cuentan que recibió una carta de fuera de nuestro continente cuya dirección de destinatario solo ponía “Purkinje. Europa” El sabio checo dio también su nombre al llamado efecto de Purkinje, que consiste en un cambio en la sensibilidad al color. Es decir, vemos las cosas de distinto tono y brillo cuando hay mucha luz que cuando hay poca luz. Cuando la intensidad de la luz disminuye, los objetos rojos parecen perder intensidad más rápidamente que los objetos azules con el mismo brillo.

Purkinje  tenía la costumbre de pasear al atardecer por los campos de Bohemia para meditar, para pensar, para ordenar sus ideas. Se dio cuenta que el contraste de las flores que veía cambiaba según el momento del día. A mediodía, con la luz brillante del sol, los geranios, por poner un ejemplo, mostraban unas flores de un vivo color rojo que contrastaban con unas hojas de un tono de verde bastante oscuro. Sin embargo, al anochecer, según iba reduciéndose la luz, el contraste se revertía, los pétalos rojos de la flor aparecían de un granate muy oscuro o casi negro, mientras que las hojas de alrededor parecían relativamente brillantes y en comparación, bastante claras. Por tanto, el efecto de Purkinje consiste en una diferencia en el contraste de color según las diferentes condiciones de luminosidad.

La retina contiene dos grandes grupos de fotorreceptores, los conos y los bastones.

Los conos son sensibles a los colores, en condiciones de mucha luz, mientras que los bastones, que no distinguen colores, son mucho más sensibles por tanto "ven con poca luz". 

Eso hace que cuando hay muy poca luminosidad, por ejemplo a la luz de la luna por la noche, todo lo vemos en blanco y negro (aunque el refrán diga que “de noche, todos los gatos son pardos, en realidad son grises), porque los conos están inactivados y los bastones, que son los únicos fotorreceptores capaces de distinguir formas con tan poca luz, no tienen paleta cromática. Conos y bastones tienen pigmentos diferentes que responden a longitudes de onda determinadas. Por eso, la luz que mejor estimula a unos y a otros es diferente. La luz a la que mejor responden los conos es al amarillo brillante, mientras que en los bastones correspondería a una longitud de onda de un color azul-verdoso claro. Según la luz va disminuyendo, y el balance conos/bastones se va alterando nuestro ojo es menos sensible a las longitudes de onda largas (colores amarillo, naranja y rojo) y gana sensibilidad para las longitudes de onda cortas (colores verde, azul y violeta). De tal modo, en esas horas del atardecer pasaríamos de apreciar los objetos rojos como los más brillantes, a que sean los colores azules los más brillantes. Hay un punto donde se puede trabajar con una mezcla de visión diurna y nocturna. Un poquito de luz amarilla, naranja o roja puede excitar a unos pocos conos que distinguirán bien ese color, mientras que el resto de los conos no se activan, los bastones sí están activados y la visión es nocturna, adaptada a condiciones de baja luminosidad. Es lo que sucede con muchos pilotos con luces amarillas, naranjas o rojas.

Si los pilotos fuesen azules o verdes, los conos no los distinguirían bien o necesitarían mucha más luz en cuyo caso los bastones serían “enmascarados” por los conos y no tendríamos visión nocturna. El efecto de Purkinje se produce en esa transición del uso de una visión fotópica, con luz abundante (basada en los conos) a una escotópica, con luz escasa (basada en los bastones). Se denomina el estado mesópico. Según la luminosidad se va reduciendo, los bastones van asumiendo la visión y antes de que la visión de color desaparezca completamente, se ve un desplazamiento hacia la sensibilidad más alta de ellos, de los bastones. Es decir, los bastones serían prácticamente inertes ante la luz roja, “ciegos” para ella e irían predominando los colores verdes, azules y violetas que se distinguirían mejor. Exactamente lo que Purkinje descubrió en sus paseos.

Ahora surge la gran jugada. Si tengo poca luz pero quiero que algo se vea con claridad ¿qué puedo hacer? Si pongo una luz brillante, se verá muy bien, pero entonces activaré los bastones y tendré el sistema fotópico activado en un ambiente con poca luz, lo que no es práctico. Pero si la sensibilidad de los bastones está en un extremo de la escala cromática (la zona verde-azul), lo que puedo hacer es irme al otro extremo (la zona roja-naranja-amarilla) donde los bastones prácticamente “no se enteran”. Puesto que los bastones reciben alta intensidad de un color de la zona del rojo, al que son muy poco reactivos, siguen funcionando bien y distinguen todo en tonos grises en esas condiciones de poca luz. Puesto que esos puntos concretos tienen un color que dispara a los conos aunque haya poca intensidad de luz, no interfieren con los bastones y se ve esa luz de un color rojo, naranja o amarillo. Por eso en  las películas de submarinos, de naves espaciales, de los centros de lanzamiento de misiles termonucleares apuntando a Moscú o a Disneylandia vemos en la sala de mandos, prácticamente a oscuras, un gran número de lucecitas, de pilotos, de color rojo o naranja. Por eso quizá la luz de las lámparas traseras de los vehículos son también de esos colores. Se ven bien de día y de noche. 

Conduciendo de noche, todo lo demás es gris-negro y nuestra visión está bien adaptada a la oscuridad pero distinguimos muy bien esos pilotos en el coche que va delante de nosotros. Los pequeños pilotos rojos permiten algo interesante y es tener activos de forma simultanea los dos sistemas el fotópico y el escotópico. La sala de mandos del submarino tiene muy poca iluminación para preservar la vista nocturna del capitán y sus tripulantes, la luz roja permite suficiente iluminación para la visión fotópica y que los marineros de servicio puedan leer con ella, con los conos, las pantallas  que necesitan la visión de alta agudeza para su lectura. Puesto que los bastones no están saturados por la luz brillante y no son sensibles a la luz roja, de alta longitud de onda, los miembros de la tripulación tienen la visión adaptada tanto si se va la luz como si necesitan mirar por el periscopio en la noche. La luz roja también se usa en muchos laboratorios de investigación. Los animales más usados, las ratas y los ratones, son, aunque a menudo lo olvidemos, animales de hábitos fundamentalmente nocturnos o que viven en madrigueras o ambientes con poca luz. Su retina tiene una visión fotópica muy limitada, ya que tienen muy pocos conos en comparación con los numerosos bastones. Con la luz roja, los animales se sienten “en la oscuridad”, lo que es su período activo mientras que los investigadores, que tenemos un tipo de cono sensible a las longitudes de onda largas, y que tenemos muchos más conos somos capaces de leer los instrumentos o realizar tareas en unas circunstancias que serían imposibles bajo la visión escotópica y no tenemos que ir por la noche para poder analizar a estos animales.

 Es la misma razón por la que los zoológicos a veces muestran a los animales nocturnos iluminados con luz roja, para que ellos crean que es de noche y se muestren activos y los visitantes puedan verlos en el horario diurno de apertura. 

Purkinje fue un experto en visión y estudió también los aspectos subjetivos en el procesamiento de las imágenes. Por ello se le considera uno de los pioneros de la Psicología experimental. Dentro de su investigación sobre el procesamiento cerebral de la luz y las imágenes inventó su propia versión del zoótropo que el llamó forolyt. El zoótropo era un tambor circular con unas rendijas a través de las cuales mira el espectador para que los dibujos dispuestos en tiras en el interior del tambor, al girar éste, proporcionen una ilusión de movimiento. Del mismo modo, al hacer pasar en el forolyt imágenes, dibujos o fotografías a alta velocidad Purkinje conseguía dar la sensación de movimiento por lo que se le considera también uno de los precursores de la Cinematografía. En uno de sus aparatos puso nueve fotos de él tomadas desde distintos ángulos. Podemos pensar que era un sistema de hacer nuevos experimentos sobre el procesamiento visual de las imágenes pero el objetivo era más interesante y mucho más tierno: lo hacía para divertirse con sus nietos, para que ellos disfrutaran al verle a él, un viejo y famoso catedrático, girando a toda velocidad como una peonza.