Secondo le moderne teorie fisiologiche, i fotorecettori presenti nello strato esterno della retina (coni per la visione cromatica e dettagliata, bastoncelli per la visione monocromatica, soprattutto laterale, e per gli oggetti in movimento) vengono iperpolarizzati dai fotoni della luce incidente (legatisi a una molecola di rodopsina), influenzando così l'attività sinaptica. Le cellule fotorecettoriali trasmettono il segnale nervoso alle cellule gangliari con le quali fanno sinapsi. Gli assoni delle cellule gangliari si riuniscono e danno origine al nervo ottico, il quale prosegue attraverso il foro ottico della cavità orbitaria e giunge nella fossa cranica media. Qui ha sede il chiasma ottico, dispositivo commessurale in cui decussano i contingenti nasali (cioè più mediali) della ricezione visiva di entrambe le retine, mentre i contingenti temporali (più laterali) restano ipsilaterali. In questo modo la parte destra del campo visivo viene proiettata all'emisfero sinistro e viceversa. Usciti dal chiasma ottico come tratti ottici, le fibre sensitive giungono al nucleo dorsale del corpo genicolato laterale, formazione del metatalamo, dove la rappresentazione della macula (centro della visione cromatica e distinta, attorno alla fovea centralis) è al centro dei nuclei, mentre la retina periferica è rappresentata perifericamente. Dai corpi genicolati laterali l'impulso viene poi inviato, tramite la radiazione ottica (del Gratiolet), all'area visiva primaria (area 17 di Broadmann) sia superiormente che inferiormente alla scissura calcarina, nel lobo occipitale.