Calea vizuală este rețeaua de nervi care transportă lumina care lovește ochii în creier sub formă de informații chimice și electrice. Nervul optic transportă semnale care indică culoarea, luminozitatea și mișcarea de la retină la un centru releu din mijlocul creierului numit talamus. De aici, neuronii ajung la cortexul vizual al lobului occipital al creierului, care asamblează o hartă neuronală sau o diagramă a câmpurilor vizuale ale ambilor ochi. Sarcina principală a căii vizuale de a converti informațiile luminoase într-o imagine a lumii exterioare este moderată de neuronii cortexului vizual.
În ochi, calea vizuală începe atunci când lumina trece prin cornee, pupilă și cristalin, unde este inversată și proiectată pe retină. Celulele specializate, numite fotoreceptori, cuprind retina. Există două tipuri de celule fotoreceptoare în retina mamiferelor: celulele cu bastonașe, care detectează intensitatea relativă a luminii și funcționează cel mai bine în întuneric; și conuri, care sunt sensibile la culoare. Când lumina lovește oricare dintre aceste soiuri de celule, acestea suferă o reacție chimică care are ca rezultat semnale către celulele bipolare aflate direct în spatele lor.
Din retină, informațiile vizuale trec pe celulele bipolare și apoi către celulele ganglionare ale nervului optic. Nervul optic, care începe la retină, este singura cale vizuală către creier. Informațiile luminoase sunt transmise ca potențial de acțiune electrică prin neuroni. Acești nervi reprezintă lungimea de undă a luminii ca culoare și intensitatea ei ca luminozitate, folosind un tip special de cod pentru a transmite aceste informații către creier.
Cele două tracturi ale nervului optic – unul de la fiecare ochi – se încrucișează înainte de a intra în creier. Tracturile vizuale dreapta și stânga care provin din ochi trec în emisfera stângă și, respectiv, dreaptă a creierului. Un mic pachet de neuroni urmează o cale vizuală separată pentru a transmite informații despre lumină și întuneric către regiunile neuronale care reglează ritmul circadian al corpului, inclusiv modelele de somn și de veghe. Majoritatea nervilor din calea vizuală merg către talamusul din mijlocul creierului, unde toate informațiile vizuale sunt sortate și apoi transmise către cortexul cerebral.
Cortexul vizual este o regiune foarte mare a creierului, ocupând o mare parte a lobului occipital. Aici, mulți neuroni sunt foarte specializați pentru a semnala doar atunci când un obiect este văzut cu o anumită culoare, unghi sau locație în câmpul vizual al ochilor. Întregul câmp al ambilor ochi este reprezentat în cortex ca o hartă mare compusă din aceste celule specializate aranjate împreună, unde informațiile transmise de calea vizuală sunt sortate și organizate. Recunoașterea obiectelor și numeroasele aspecte complexe ale percepției vizuale conștiente sunt distribuite pe scară largă în creier.