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BIOFÍSICA DA VISÃO E DA AUDIÇÃO
Universidade Estadual de Santa Cruz
Departamento de Ciência Biológicas
Matéria Biofísica
DA AUDIÇÃO
- Bianca Mendes Maciel -
Objetivo da aula
Compreender os fenômenos biofísicos
necessários para transformação da energia
propagada pelas ondas (eletromagnética epropagada pelas ondas (eletromagnética e
sonora) em energia elétrica, propagada pelos
neurônios, durante os processos que
governam a função visual e auditiva.
1- INTRODUÇÃO
Som e Luz – propagação de energia através de ondas.
• SOM - Onda mecânica
• LUZ - Onda eletromagnética
- Comparação de ondas -
SOM – Onda mecânica:
• Se propaga na matéria
• Energia - agitação das moléculas • Energia - agitação das moléculas
Velocidade de propagaçãoSólido > Liquido > Ar
Vibração da fonte sonora
Transferência para as Transferência para as
partículas do meio (ar)
Agitação da moléculas (sem deslocamento)
Formação da onda em um sentido
Frequência – nº de ciclos / segundo (Hertz)
�f ---- �λ �V
Som mais agudo
Som mais grave
20 2x10445 2,5x102
Flauta
Contrabaixo
- Espectro do som -
20 2x10445 2,2x1032,5x102
f (Hz)
20 2x104 6x104 10x104 14x10415105
Som audível
- Comparação de ondas -
LUZ – Onda eletromagnética:
• Não necessita de um meio de transmissão para se propagartransmissão para se propagar
• Energia - propagação de fótons
Velocidade de propagação no vácuo3 x 108 m/s
Max Planck (1901) e Albert Einstein (1905)
Teoria dos Quanta:
A radiação eletromagnética é emitida e se propaga descontinuamente, em pequenos pulsos de energia (quanta ou fótons).
Propriedades corpusculares da onda eletromagnética
LUZ – se comporta como ondase comporta como partícula
2 - BIOFÍSICA DA VISÃO
A luz como onda
A luz como partícula
Pálpebra
Pupila
Esclerótica
Íris
2.1. ANATOMOFISIOLOGIA DO GLOBO OCULAR
REFRAÇÃO DA LUZ
Frente da onda vidro
2.2. A luz como onda
Índice de refração = vel. luz no vácuo vel. luz no meio
APLICAÇÃO DO PRINCÍPIO DA REFRAÇÃO ÀS LENTES
Ponto focal
A) LENTES CONVEXAS
Distância focal (f)Luz de uma fonte distante
APLICAÇÃO DO PRINCÍPIO DA REFRAÇÃO ÀS LENTES
B) LENTES CÔNCAVAS
Luz de uma fonte distante
APLICAÇÃO DO PRINCÍPIO DA REFRAÇÃO ÀS LENTES
C) PODER DE REFRAÇÃO (DIOPTRIA)
1dioptria 1 / 1 = 1dioptria
2dioptrias
10dioptrias
1 / 1 = 1
1 / 0,5 = 2
1 / 0,1 = 10
1 metro
FORMAÇÃO DA IMAGEM POR UMA LENTE CONVEXA
Fontes puntiformes Pontos focais
CB
A
F
Raio A – Raios paralelos ao eixo óptico se refratam e passam pelo foco
Raio B – Raios que passam pelo centro óptico não sofrem desvio
Raio C - Raios que passam pelo foco anterior (F) se refratam na lente paralelos
ao eixo óptico
FORMAÇÃO DA IMAGEM POR UMA LENTE CONVEXA
Imagem Objeto
FORMAÇÃO DA IMAGEM NO OLHO
Humor vítreo
Cristalino Humor aquoso
Córnea Ar
Ar = 1,0 Humor Aquoso = 1,33
Córnea = 1,38 Humor Vítreo = 1,34
Poder de refração total = 59 dioptrias (olho reduzido)
Índices de Refração:
DEFEITOS DA VISÃO
MIOPIA
A) MIOPIA:
MIOPIA
Correção: Lentes divergentes
DEFEITOS DA VISÃO
HIPERMETROPIA
B) HIPERMETROPIA:
HIPERMETROPIA
Correção: Lentes convergentes
DEFEITOS DA VISÃO
C) ASTIGMATISMO:
Forma não esférica da córnea
Imagem sem nitidezImagem sem nitidez
Correção: Lentes cilíndricas
DEFEITOS DA VISÃO
D) PRESBIOPIA (“VISTA CANSADA”):
Ligamentos suspensóriosCristalino
Músculos ciliares
2.3. A luz como partícula
- FOTOQUÍMICA DA VISÃO -
RETINA: Região fotossensível
Disposição dos neurônios da retina
1 – Bastonetes
- visão no escuro
- Rodopsina
2 – Cones
- visão cromática- visão cromática
- Iodopsina
3 – Células horizontais
4 – Células bipolares
5 – Células amácrinas
6 – Células ganglionares
Bastonetes
Segmento externo
Segmento interno
mitocôndrias
Ro
do
psi
na
Membrana altamente permeável ao Na+
Potencial de membrana = -30 mV
BASTONETE
interno
Núcleo
Corpo sináptico
Membranalimitanteexterna
membrana = -30 mV
Excitação dos Bastonetes
RODOPSINA = Escotopsina + 11 cis retineno
LUZ
LUZ
Excitação dos Bastonetes
Cascata de decomposição da rodopsina
Luz
� Permeabilidade da membrana ao Na+
HIPERPOLARIZAÇÃO (-90 mV)
ESCURO LUZ
Canais de Na+ abertos
(-30 mV)DESPOLARIZAÇÃO
Canais de Na+ fechados
(-90 mV)HIPERPOLARIZAÇÃO
Condução eletrônica
Liberação deGlutamato
Excitação das Células bipolaresHiperpolarizantes (PIPS)
Inibição das Células bipolaresDespolarizantes
Células bipolaresPEPS
3. BIOFÍSICA DA AUDIÇÃO
3.1. ANATOMOFISIOLOGIA DO OUVIDO
• Transforma a energia sonora em deslocamento mecânico;• Iguala as impedâncias
OUVIDO MÉDIO
BIGORNA
MARTELOMARTELO
TÍMPANO
ESTRIBO
• Transforma a energia mecânica em energia elétrica.
OUVIDO INTERNO (CÓCLEA)
CÓCLEA
Janela oval
bigorna
martelo
Janela redonda
Ouvidoexterno
Ouvidomédio
Ouvidointerno
Rampa Vestibular e Rampa Timpânica
PERILINFA: Na+ = 140 mM
K+ = 7 mM
Rampa Média
ENDOLINFA: Na+ = 7 mM
K+ = 140 mM
K+RAMPA MÉDIA(ENDOLINFA)
K+3.2. GERAÇÃO DO POTENCIAL RECEPTOR
3.3. PERCEPÇÃO DA FREQUÊNCIA E INTENSIDADE SONORA
AURÍCULA
MEATO AUDITIVO
TÍMPANO
MARTELO
Ouvido externo:Energia sonora
Ouvido médio:
CAMPO G
BIGORNA
ESTRIBO
CÓCLEA
VII NERVO CRANIANO
Ouvido médio:Energia mecânica
Ouvido interno:Energia hidráulica eEnergia elétrica
CAMPO EM
CONCLUSÕES