Regėjimo patirtis prasideda, kai pasaulio fotonai patenka į mūsų akies lęšį ir susikoncentruoja į nedidelį fotorecepcinių ląstelių lopelį akies dalyje, vadinamoje tinklaine. Šios ląstelės būna dviejų tipų – strypų ir kūgių. Kūgiai skirti spalvoms aptikti, gerai veikia esant ryškiai šviesai, o strypai yra jautresni, bet taip pat yra akli. Žmonės turi apie 125 milijonus lazdelių ląstelių ir 6 milijonus kūgio ląstelių. Kai kurios rūšys turi daug daugiau strypų, ypač pritaikytų gyventi naktį. Kai kurių pelėdų naktinis regėjimas yra 100 kartų ryškesnis nei tas reginys, prie kurio esame įpratę.
Strypai ir kūgiai atlieka funkciją, vadinamą fototransdukcija, o tai tiesiog reiškia, kad gaunama šviesa paverčiama elektriniais signalais, siunčiamais į smegenis, kad būtų galima matyti. Visose šiose ląstelėse yra fotoreceptinių baltymų su įvairiomis pigmento molekulėmis. Strypuose jie vadinami rodopsinu. Kūgiuose galima rasti įvairių pigmentų, leidžiančių akiai atskirti skirtingas spalvas. Kai su pigmentu susijusi šviesa veikia fotoreceptorių ląstelę, ji siunčia signalą optiniu pluoštu, kitu atveju – ne. Fotoreceptorių ląstelės ir regėjimo gebėjimas yra labai senos evoliucinės naujovės, kilusios iš Kambro periodo prieš daugiau nei 540 milijonų metų.
Yra dvi svarbios žmogaus tinklainės struktūrinės savybės. Pirmasis yra fovea, labai kondensuota fotoreceptorių ląstelių sritis, esanti tinklainės centre. Ląstelių tankis čia yra kelis kartus didesnis nei periferijoje, o tai paaiškina, kodėl žiūrint tiesiai į ką nors yra daug aiškiau, nei žiūrint pro akies kamputį.
Fovea taip pat yra atsakinga už elgesio adaptacijas, kurios skatina mus greitai pasukti galvą ir spoksoti į ką nors, jei tai mus išgąsdina. Jei fovea neegzistuotų ir fotoreceptorių tankis būtų vienodas tinklainės paviršiuje, to daryti nereikėtų – tereikia šiek tiek pasukti galvą, kad įvykis bent jau patektų į mūsų regėjimo lauką. . Fovealinė sritis yra palyginti nedidelė regėjimo lauko dalis, apie 10 laipsnių pločio.
Antroji pastebima tinklainės struktūrinė savybė yra mūsų akloji vieta. Čia optinis pluoštas jungiasi prie tinklainės užpakalinės dalies, kad gautų vaizdinę informaciją, užkertant kelią fotoreceptorių egzistavimui mažoje vietoje. Mūsų smegenys automatiškai užpildo mūsų akląsias zonas, tačiau įvairūs vizualiniai pratimai gali įrodyti, kad tai yra.
Kai šviesa paverčiama elektriniais impulsais ir siunčiama optiniu pluoštu, ji nukeliauja iki pat smegenų galo (po kelių sustojimų), kur yra regėjimo žievė. Vizualinėje žievėje detektoriaus ląstelių hierarchija išskiria naudingus vaizdinių duomenų dėsningumus, atmesdama nereikalingą informaciją. Vienas ląstelių sluoksnis aptinka tokius dalykus kaip linijos ir kreivės.
Aukštesnis sluoksnis aptiktų tokius dėsningumus kaip judesys ir 3D formos. Aukščiausiame sluoksnyje atsiranda geštaltai – bendrieji simboliai, atsakingi už sąmoningą regėjimo patirtį normaliomis aplinkybėmis. Regėjimo žievė yra viena iš geriausiai suprantamų smegenų sričių, turinti daug neurologijos literatūros.