SISTEM VISUAL

MATA KULIAH : BIOPSIKOLOGI

KELOMPOK 4 :

LEONART MARULI

RIDWAN PANJI LAKSONO

PUTRI SEPTIANI

1

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN............................................................................................................3

BAB II (SISTEM KERJA MATA)............................................................................................4

Pupil & Lensa Mata....................................................................................................................4

Retina & perubahan cahaya menjadi sinyal neural................................................................5-7

Reseptor Rod & Cone.................................................................................................................7-8

Gerakan Mata & Transduksi Visual.........................................................................................8

Dari Retina ke Korteks Visual Primer......................................................................................9

Saluran M&P, Melihat Batas & Ilusi Visual............................................................................11

Melihat Warna............................................................................................................................12

Kerusakan Korteks Visual Primer............................................................................................13

Arus Dorsal & Ventral...............................................................................................................14-15

BAB III PENUTUP (KESIMPULAN)......................................................................................16

DAFTAR PUSTAKA..................................................................................................................17

2

BAB I

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 nanometer1. Mata manusia mempunyai struktur dan sistem

kerja yang cukup rumit. Di dalam struktur mata manusia terdapat bagian-bagian seperti :

Pupil

Lensa Mata

Retina

Fovea dll

Pada pembahasan makalah kali ini kami lebih menitikberatkan kepada sistem kerja mata

di dalam menangkap gelombang cahaya ataupun melihat suatu objek. Jadi mungkin ada

beberapa bagian mata seperti kornea, iris dan vitreous humor yang tidak dijelaskan di dalam

bab isi makalah ini. Namun akan saya jelaskan pada bagian pendahuluan ini, kornea itu

terletak di depan pupil dan iris, selapu kornea sendiri berwarna bening dan merupakan salah

satu dari jalan masuk cahaya ke dalam retina. Iris berfungsi untuk mengatur besar-kecilnya

pelebaran pada pupil, Iris sendiri terletak di belakang kornea mata. Lalu ada Vitreous Humor,

bagian mata ini strukturnya seperti gel (jelly) yang berwarna bening, jelly ini mengisi ruang

antara di belakang lensa mata dan juga di depan retina. Vitreous Humor-lah yang membuat

mata kita kelihatan membulat. Untuk penjelasan mengenai bagian yang lainnya akan

dijelaskan di bagian isi makalah. Seperti halnya penulisan makalah-makalah yang lain,

makalah yang kami susun ini juga masih jauh dari kata sempurna. Maka dari itu kami

mengharapkan saran ataupun kritik dari teman-teman sekalian.

1 John P.J. Pinel, Biopsychology 4th edition hal. 161, Pearson Education Co. (2000) didownload dari www.en.bookfi.org

3

BAB II (ISI)

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 objek2. 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 siliari

akan berkontraksi dan lensa mata akan berbentuk silindris. Namun ketika kita melihat suatu

objek yang jauh maka otot-otot siliari 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.

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. 1614 Ibid., hal. 163

4

GAMBAR 1

2. Retina & perubahan cahaya menjadi sinyal-sinyal neural5

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,

5 John P.J. Pinel, Biopsikologi hal. 166, Yogyakarta : Pustaka Pelajar (2009)

5

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

spot6.

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 6 Ibid., hal. 167

6

anda, dan yang anda lihat adalah sebuah garis lurus, terlepas dari bagaimana keadaan yang

sesungguhnya ada.

Reseptor Cone & Rod7

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

berbentuk kerucut (cones) secara reliabel maka yang bekerja adalah sistem scotopic vision

(penglihatan yang dimediasi oleh reseptor batang (rod)-lah yang mendominasi. Akan tetapi

sensitivitas penglihatan skotopik tidak tercapai secara sempurna : Penglihatan skotopik

7 Ibid., hal. 168-169

7

kehilangan detail gambar maupun warna dari penglihatan fotopik, jadi objek yang dilihat

menjadi kabur atau tidak jelas.

Gerakan Mata8

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 Neural9

Definisi Transduksi adalah konversi sebuah bentuk energi kedalam bentuk lain.

Sedangkan, Transduksi visual adalah konversi cahaya menjadi sinyal-sinyal neural oleh

reseptor-reseptor visual. Untuk proses perubahan cahaya menjadi sinyal-sinyal neural ini

terjadi terutama pada bagian reseptor rod. Jadi bisa disimpulkan disini bahwa otak manusia

menerima gambaran visual dalam warna hitam-putih yang cenderung kabur. 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.

3. Dari Retina ke Korteks Visual Primer10

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 sel pembawa informasi visual

utama dari retina ke otak11. Visual korteks primer sendiri berada di bagian lobus occipital.

Seperti yang sudah dijelaskan pada bagian anatomi sistem syaraf bahwa bagian otak lobus

occipital merupakan bagian yang dikhususkan untuk visualisasi. Sekitar 90% akson sel-sel

ganglion retinal menjadi bagian jalur-jalur retina-genikulat-striat. Untuk sistem kerjanya

8 Ibid., hal. 1719 Ibid., hal. 17210 Ibid., hal. 17311 http://en.wikipedia.org/wiki/Lateral_geniculate_nucleus

8

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 Retinotopik12

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 visual13.12 Ibid., hal. 17313 http://en.wikipedia.org/wiki/Retinotopy

9

Saluran M dan P14

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 Batas15 & Ilusi Visual

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). Biasanya para peneliti menggunakan

gambar-gambar untuk menunjukkan ilusi visual yang biasa terjadi pada manusia. Di bawah

ini ada sebuah contoh ilusi visual yang dikenal dengan sebutan grid illusion yang kami

anggap mewakili sub ilusi visual ini :

14 Ibid., hal. 17415 Ibid., hal. 175

10

GAMBAR 5

(ROTATING SNAKE ILLUSION)

(Pada gambar diatas kita seakan-akan melihat bahwa bulatan-bulatan itu bergerak

padahal sebenarnya tidak, gambar ini ditemukan oleh seorang Profesor Akiyoshi Kitaoka dari

Jepang, ia khusus meneliti persepsi dan ilusi visual dari berbagai bentuk geometris dengan

landasan psikologi gestalt16))

GAMBAR 5 (GRID ILLUSION)

16 http://lifestyle.kompasiana.com/catatan/2013/06/07/ilusi-visual-ala-akiyoshi-kitaoka-566611.html

11

(Pada gambar yang diatas ini, kita akan melihat garis-garis merah itu seperti tidak lurus

tetapi sebenarnya tidak demikian, garis merah tersebut semuanya lurus)

Ilusi Visual diatas menunjukkan kelemahan penglihatan manusia, hal ini disebabkan

karena reseptor-reseptor di retina lebih besar di bagian tengahnya dibandingkan di bagian tepi

retina.

5. Melihat Warna17

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). 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

ini yang berfungsi membawa informasi visual dengan cara arus dorsal dan ventral. Korteks

Inferotemporal adalah korteks lobus temporal inferior berada pada posisi warna yang hijau

sedangkan Korteks Parietal Posterior berada pada bagian berwarna 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.

17 Ibid., hal. 183-187

12

GAMBAR 6

Kerusakan pada Korteks Visual Primer : Skotoma dan Hemianopsic18

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. Penyebab utama dari penglihatan skotoma ini biasanya terjadi karena

kerusakan di otak ataupun sum-sum tulang belakang. 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. Penyakit ini biasanya

18 Ibid., hal. 189

13

disebabkan oleh gangguan tumor otak atapun penyakit stroke. Contoh gangguan

hemianopsic ada di bawah ini :

GAMBAR 8

Arus Dorsal dan Arus Ventral19

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 (lobus parietal), sedangkan arus ventral

mengalir dari korteks visual primer ke korteks prestiat ventral lalu ke korteks inferotemporal

(lobus temporal). 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.

19 Ibid., hal. 191-192

14

Kaitan utama dari arus dorsal terhadap suatu perilaku adalah mengarahkan interaksi

perilaku 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 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 visual (contoh : pasien tidak bisa

membedakan sepasang balok ataupun kubus dengan ukuran yang sama atau berbeda).

15

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

Dari penjelasan mengenai sistem kerja mata diatas dapat disimpulkan bahwa mata

menangkap objek ataupun cahaya melalui beberapa bagian mulai dari :

Pupil

Lensa Mata

Retina, yang terdiri dari beberapa struktur utama yaitu :

Retinal Ganglion Cells

Amacrine Cells

Bipolar Cells

Horizontal Cells

Cone & Rod Receptors

Lateral Geniculate Nucleus (pembawa informasi visual dari retina ke otak bagian

lobus oksipital)

Lalu, bisa disimpulkan juga bahwa otak menerima objek visual berwarna hitam putih,

karena yang mengkonversikan cahaya visual menjadi sinyal-sinyal neuron adalah reseptor

rod (yang berbentuk batang), reseptor ini khususnya berfungsi pada jenis penglihatan

malam hari yang kurang pencahayaan.

16

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

17