Het oog, de oogzenuw en de hersenen maken het de mens mogelijk zijn omgeving visueel waar te nemen.
Het visuele systeem heeft een optisch gedeelte, een gedeelte waar het beeld omgezet wordt in elektrische signalen, een gedeelte om deze signalen door te geven en een gedeelte om het beeld waar te nemen.

Het optische gedeelte
Het oog bevat een aantal lenzen. Het hoornvlies (cornea) is de voorste doorzichtige begrenzing van het oog. De brekingskracht van het hoornvlies is onveranderlijk. Om zowel een scherp beeld te krijgen van een boom in de verte als van de letters in een boek beschikt het oog over de lens, hiervan is de brekingskracht variabel. Zij ligt achter het regenboogvlies en is rondom opgehangen aan een spiertje. De kracht door dit spiertje uitgeoefend maakt haar platter of boller. Plat breekt zij minder, waardoor het mogelijk wordt in de verte te zien, bol daarentegen breekt zij sterker en maakt bijvoorbeeld het lezen mogelijk. Door de grote elasticiteit van de lens kan een mens op alle afstanden scherp instellen. Het oog bevat ook een diafragma, het regenboogvlies, meestal iris genoemd. De pupil, het zwarte rondje midden in de gekleurde iris, is de opening van het diafragma. De grootte van de pupil is afhankelijk van de hoeveelheid licht die in het oog valt. Bij veel licht sluit het diafragma, de pupil wordt kleiner, bij weinig licht wordt de pupil juist groter.

Netvlies
Een voorwerp waar wij onze ogen op richten wordt door het lenzenstelsel van het oog scherp afgebeeld op het netvlies (retina). Daar moet licht omgezet worden in elektrische signalen om doorgegeven te kunnen worden naar de hersenen. Deze omzetting vindt plaats in gespecialiseerde cellen in het netvlies: de staafjes en de kegeltjes.

Staafjes en kegeltjes zijn lichtgevoelige cellen. In deze cellen zit een stof, het fotopigment. Dit fotopigment verandert van samenstelling als er licht op valt. Licht is daarmee omgezet in een chemische verandering in de cel. Deze chemische verandering doet de staafjes en kegeltjes een elektrisch signaal afgeven dat doorgeseind kan worden naar de hersenen. Alle signalen van de miljoenen lichtgevoelige cellen in ons netvlies samen stellen de hersenen in staat het oorspronkelijke beeld van het voorwerp waar te nemen. Kijken we eerst naar een huis en daarna naar een boom, dan zien we onmiddellijk de boom. Het beeld van het huis blijft niet hangen. Dat betekent dat het fotopigment zeer snel op veranderingen in licht moet kunnen reageren. Om daartoe in staat te zijn moet het fotopigment in een optimale conditie verkeren. Het netvlies is opgebouwd uit een aantal lagen.

De buitenste schil bestaat uit een één-cellaag dik tapijt van gepigmenteerde cellen. Het pigment in deze cellen is geen fotopigment. Deze laag is het pigmentblad van het netvlies. De staafjes en de kegeltjes liggen tegen het pigmentblad aan. Een hechte samenwerking tussen de lichtgevoelige cellen en de cellen van het pigmentblad zorgen voor de vereiste optimale conditie van het fotopigment. Staafjes en kegeltjes maken continu nieuw fotopigment. Het nieuw gevormde fotopigment kan met de gewenste snelheid reageren op veranderingen in licht. De cellen van het pigmentblad knabbelen oud en gebruikt fotopigment weg van de staafjes en kegeltjes, breken dit af tot op de diverse onderdelen waaruit het is opgebouwd en geven de onderdelen weer terug aan de staafjes en kegeltjes. Daarmee is de cirkel rond, want de onderdelen worden weer gebruikt om nieuw fotopigment op te bouwen.

Het fotopigment in de staafjes is niet hetzelfde als het fotopigment in de kegeltjes. O.a. dit verschil bepaalt de verschillende functies van de beide typen cellen. Kegeltjes en staafjes liggen niet willekeurig verspreid over het netvlies. De kegeltjes treffen we voornamelijk in het centrum van het oog aan, de staafjes daaromheen. Vanaf het centrum gerekend, nemen zij in aantal af. De kleur van het centrum onderscheidt zich door een iets andere samenstelling van de rest van het netvlies, het is geler en wordt daarom ook wel gele vlek genoemd (macula lutea). Met behulp van kegeltjes kan men zeer kleine details en kleuren waarnemen. Kegeltjes hebben wel véél licht nodig om goed te kunnen reageren.

Bij weinig licht komen de staafjes in actie. Met behulp van staafjes zien wij in het donker. Willen wij een vogel in een boom scherp zien, dan manoeuvreren we onze beide ogen zo, dat het beeld van de vogel precies op onze gele vlek valt. Terwijl we de vogel fixeren zien wij toch ook nog de boom en de omgeving van de boom. Wat we van de omgeving waar kunnen nemen zonder hoofd of ogen te bewegen noemen we het gezichtsveld. Het beeld van de omgeving van de vogel valt naast de gele vlek en wordt derhalve voornamelijk waargenomen door de staafjes. Samenvattend gebruiken we onze kegeltjes om scherp te kunnen zien en om kleuren te onderscheiden, mits er voldoende licht is (daglicht, goed verlichte kamer). Staafjes gebruiken we bij weinig licht, bovendien bepalen voornamelijk de staafjes de grootte van ons gezichtsveld.

De beeldwaarneming
De staafjes en kegeltjes geven onder invloed van licht een elektrisch signaal door aan zenuwcellen. Een zenuwcel is gespecialiseerd in het doorseinen van dit soort signalen. Daartoe is hij uitgerust met lange uitlopers, zenuwvezels, die het signaal voort geleiden over soms grote afstanden. De binnenlaag van het netvlies wordt gevormd door deze zenuwcellen en hun vezels. De vezels verzamelen zich uit alle delen van het netvlies op één centraal punt en verlaten daar het oog. Dat punt bevat geen lichtgevoelige cellen en doet niet mee met de waarneming. Vandaar de naam: blinde vlek. De officiële naam is: papil.

Het achterste gedeelte van de hersenen, de optische schors, vangt de signalen uit de ogen op en maakt waarnemen mogelijk. Hiermee worden we ons van onze omgeving bewust en kunnen we inspelen op alle visuele informatie, die zo overvloedig aanwezig is in onze maatschappij.