Experiența vederii începe atunci când fotonii din lume lovesc cristalinul ochiului nostru și se concentrează pe un mic petic de celule fotoreceptive de pe o parte a ochiului numită retină. Aceste celule vin în două tipuri – tije și conuri. Conurile sunt pentru detectarea culorilor, funcționând bine în lumină puternică, iar tijele sunt mai sensibile, dar și daltoniste. Oamenii au aproximativ 125 de milioane de celule bastonașe și 6 milioane de celule conice. Unele specii au mult mai multe tije, în special cele adaptate să trăiască noaptea. Unele bufnițe au o vedere pe timp de noapte de 100 de ori mai acută decât vederea cu care suntem obișnuiți.
Tijele și conurile îndeplinesc o funcție numită fototransducție, care înseamnă pur și simplu transformarea luminii primite în semnale electrice care urmează să fie trimise către creier, făcând posibilă vederea. Toate aceste celule contin proteine fotoreceptive cu diverse molecule de pigment. În tijele acestea se numesc rodopsina. În conuri, pot fi găsiți diverși pigmenți, permițând ochiului să distingă între diferitele culori. Când lumina asociată cu pigmentul are un impact asupra celulei fotoreceptoare, aceasta trimite un semnal în jos pe fibra optică, în caz contrar, nu. Celulele fotoreceptoare și capacitatea vederii sunt inovații evolutive extrem de vechi, datând din perioada Cambriană cu peste 540 de milioane de ani în urmă.
Există două caracteristici structurale notabile ale retinei umane. Prima este fovea, o zonă foarte condensată de celule fotoreceptoare situată în centrul retinei. Densitatea celulară de aici este de câteva ori mai mare decât la periferie, explicând de ce atunci când privim direct la ceva, este mult mai clar decât să îl privim cu colțul ochiului.
Fovea este, de asemenea, responsabilă pentru adaptările comportamentale care ne provoacă să întoarcem rapid capetele și să ne uităm la ceva dacă ne sperie. Dacă fovea nu ar exista și densitatea fotoreceptorilor ar fi uniformă pe suprafața retinei, nu ar fi nevoie să facem acest lucru – ar trebui doar să ne întoarcem ușor capul, astfel încât evenimentul să se încadreze cel puțin în câmpul nostru vizual. . Zona foveală este o porțiune relativ mică a câmpului vizual, cu o lățime de aproximativ 10 grade.
A doua caracteristică structurală notabilă a retinei este punctul nostru oarbă. Aici fibra optică se conectează la spatele retinei pentru a obține informații vizuale, excluzând existența fotoreceptorilor într-un loc mic. Creierul nostru umple automat unghiurile noastre oarbe pentru noi, dar diferite exerciții vizuale pot dovedi că există.
Odată ce lumina este convertită în impulsuri electrice și trimisă în jos prin fibra optică, ea merge până în partea din spate a creierului (după ce a făcut câteva escale), unde se află cortexul vizual. În cortexul vizual, o ierarhie de celule detectoare izolează regularități utile în datele vizuale, eliminând informațiile superflue. Un strat de celule detectează lucruri precum linii și curbe.
Un strat superior ar detecta regularități precum mișcarea și formele 3D. Cel mai înalt strat este locul în care apar gestalts – simboluri generale -, responsabile pentru experiența conștientă a vederii în circumstanțe normale. Cortexul vizual este printre cele mai bine înțelese dintre toate zonele creierului, cu o literatură voluminoasă de neuroștiință.