Groene laserflitsen maken kegeltjes in het oog zichtbaar

Achterin het oog ligt het netvlies, een dun membraam dat is bezaaid met kegeltjes en staafjes. Hier wordt licht omgezet in elektrische signalen die in het brein worden verwerkt en geïnterpreteerd. Dat ze er zitten weten we al heel lang, maar nog niemand was er in geslaagd om ze af te beelden in een 'levend' oog. Om iets goed in beeld te kunnen brengen mag het namelijk niet kleiner zijn dan het oplossend vermogen van het apparaat waar je mee kijkt.

De Amerikaan Harry Nyquist formuleerde het in het naar hem genoemde theorema ongeveer zo: om een willekeurig variërend signaal betrouwbaar om te kunnen zetten in een reeks getallen, moet je twee keer zo vaak 'bemonsteren' als de snelste variaties die aanwezig zijn.

Stel bijvoorbeeld dat je een patroon van afwisselend zwarte en witte strepen op een onderlinge afstand van 1 micron (een duizendste millimeter) goed wilt afbeelden, dan zal je daarvoor minstens een resolutie van een halve micron nodig hebben. Nu ging men er tot nu toe steeds van uit dat de verdeling en afmetingen van de kegeltjes zich tijdens de evolutie wel helemaal zouden hebben aangepast aan de resolutie die wordt opgelegd door de optiek van het oog. Als ze veel verder van elkaar zouden staan, zou dat de beeldkwaliteit immers niet ten goede komen, en veel dichter op elkaar is ook weer onnodig, omdat je dan zou 'oversampelen'. Op grond van deze redenering moest men dus wel concluderen dat het onmogelijk was om de kegeltjes met licht af te beelden, vandaar dat dat honderdvijftig jaar lang ook niet werd geprobeerd.

Tien jaar geleden kwamen Australische fysici echter met een heel andere analyse. Op grond van relatief simpele fysische argumenten - onder meer ten aanzien van de invloed van ruis - en wat theoretisch inzicht, concludeerden zij dat de kegeltjes wel degelijk zichtbaar zouden moeten zijn. Vanaf dat moment lag er dus een experimentele uitdaging, die onder andere door onderzoekers van de universiteit van Rochester in de VS werd opgenomen. Zij presenteerden onlangs de eerste beelden van kegeltjes in de ogen van proefpersonen. Met behulp van korte (groene) laserflitsen - om onscherpte ten gevolge van oogbewegingen te voorkomen - een hoge-resolutie CCD-camera zoals die door astronomen wordt gebruikt, en wat computerbewerkingen maakten zij bijgaande afbeelding.

De kegeltjes in de gele vlek van het oog bleken zo'n drie micrometer groot te zijn en dat is inderdaad meer dan twee keer zo groot als de resolutie van het oog. De onderzoekers verwachten de beeldkwaliteit nog te kunnen verbeteren door gebruik te maken van speciale, zogenaamde adaptieve lenzen en spiegels. Hiermee kan gecorrigeerd worden voor optische vervorming door het oog. Zo kan een nog beter inzicht worden verkregen over de absorptie van licht door de pigmenten in het netvlies.

    • Rob van den Berg