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Fisiología de la Visión
FISIOLOGÍA DE LA VISIÓN: MECANISMOS BÁSICOS DEL PROCESO VISUAL
FISIOLOGÍA DE LA RETINA
Prof. Dr. Pablo Arias
Facultad de Ciencias Médicas
UNR-UNL
FISIOLOGFISIOLOGÍÍA DE LA VISIA DE LA VISIÓÓN: N: MECANISMOS BMECANISMOS BÁÁSICOS DEL PROCESO VISUAL SICOS DEL PROCESO VISUAL
FISIOLOGFISIOLOGÍÍA DE LA RETINAA DE LA RETINA
Prof. Dr. Pablo AriasProf. Dr. Pablo Arias
FacultadFacultad de de CienciasCiencias MMéédicasdicas
UNRUNR--UNLUNL
Fisiología de la Visión
OBJETIVOS OPERATIVOSEL ESTUDIO DE LOS TEMAS RELACIONADOS CON EL
PRESENTE SEMINARIO DEBE PERMITIRLES: Enumerar las funciones del sistema visual
Graficar el sistema óptico del ojo humano y la potencia de sus lentes. Describir los errores de refracción más frecuentes y la forma de corregir dichos errores.
Graficar el trayecto de las fibras del nervio óptico hasta el núcleo geniculado lateral y la proyección desde esta estación hasta la corteza visual primaria.
Utilizando el esquema anterior, describir el campo visual de cada ojo y predecir los déficits visuales que se producirán como consecuencia de lesiones en las distintas partes de la vía óptica
Graficar las vías nerviosas aferentes y eferentes relacio-nadas con la generación de los reflejos fotomotor y consensual
Fisiología de la Visión
OBJETIVOS OPERATIVOS
Enumerar las células nerviosas que constituyen la retina indicando las conexiones entre ellas.
Describir los distintos tipos de fotorreceptores y su sensibilidad espectral. Explicar los conceptos de visión fotópica y escotópica.
Diferenciar las dos vías funcionales (conos y bastones) de conducción centrípeta de la señal visual.
Enumerar los elementos oculares que permiten unaagudeza visual normal y describir la evaluación de esteparámetro. Explicar la importancia de la fóvea para la visión discriminativa.
Dibujar esquemáticamente el proceso de fototransducción indicando las moléculas y elementos químicos que en él intervienen.
EL ESTUDIO DE LOS TEMAS DEL PRESENTE SEMINARIO DEBE PERMITIRLES:
INTRODUCCION Al principio Dios creAl principio Dios creóó
el cielo y la tierra. el cielo y la tierra.
La tierra era algo La tierra era algo informe y vacinforme y vacíío, o,
las tinieblas cubrlas tinieblas cubríían an el abismo.el abismo.
Entonces Dios dijo: Entonces Dios dijo: "H"Háágase la luz". gase la luz". Y la luz se hizo. Y la luz se hizo.
Dios vio Dios vio que la luz era buena que la luz era buena y separy separóó la luz de las la luz de las
tinieblastinieblas
GEN 1.1.GEN 1.1.--1.4. 1.4.
El desarrollo de mecanismos para detectar ytransducir la energía lumínica es una ventajaadaptativa relevante
El SV es el más complejo de los sistemas sensoriales, aportando al cerebro el 80% de la informaciónproveniente del medio
Interviene además en la ritmicidad circadiana, en el equilibrio y en la generación de reflejos posturales
RELEVANCIA FISIOLOGICADEL SISTEMA VISUAL (SV)
FISIOLOGÍA DEL OJO Y PERCEPCIÓN VISUAL
El ojo es el órgano fisiológico del sentido de la vista, mediante el cual se experimentan las sensaciones de luz y color.
El ojo enfoca los objetos, capta la energía luminosa y la transforma en señales nerviosas que son enviadas al cerebro para su interpretación.
Cada n. óptico tiene ~106 fibras, un 30% aproximadamente de todas las aferencias del cerebro
SISTEMA SENSORIAL
MODALIDADTIPO DE
ESTIMULO
RECEPTOR
CLASE CELULAS
Visual Visión Luz Fotorreceptor Conos, bastones
Auditivo Oído SonidoMecanorre-
ceptorC. ciliadas cocleares
Vestibular Equilibrio GravedadMecanorre-
ceptorC. ciliadas
vestibulares
Somato-sensorial
Tacto PresiónMecanorre-
ceptorC. de Pacini,
Meissner
Propiocepción DesplazamientoMecano-rreceptor
R. en músculos y articulaciones
Temperatura Frío, calorTermo-
rreceptorR. para frío
y calor
DolorQuímico, térmico,
mecánicoQuimio, termo o
mecanorr.Polimodales
Gustatoria Gusto QuímicoQuimio-
rreceptorPapilas
gustativas
Olfatoria Olfato QuímicoQuimio-
rreceptorEpitelio olfatorio
LOS RECEPTORES SENSORIALES ESTÁN ESPECIALIZADOS PARA RECONOCER FORMAS ESPECIFICAS DE LA ENERGIA
La luz visible es sólo una fracción del espectro electromagnético(~400 - ~700 nm) que puede ser captada por el ojo humano…
Efectosionizantes
Efectosfotoquímicos
Efectostérmicos
Luz visible
Fisiología de la Visión
SEÑAL
ÓRGANO RECEPTOR
MENSAJE
INTERPRETACIÓN
FENÓMENO VISUAL
CAPTACIÓN + FOTOTRANS-
DUCCIÓN
IMPULSO NERVIOSO
PROCESAMIENTOEN AREAS PRIMARIAS
Y SECUNDARIAS (50% DEL
NEOCORTEX)
el iris toma la función del diafragma, regulando la entrada de luz
la retina — sensible a la luz hace las veces de película.
Se ha comparado el ojo con una cámara:
una lente deformable (el cristalino) refracta la luz permitiendo la formación de una imagen bidimensional invertida en la parte posterior del ojo;
Desde la retina se transporta la imagen, a través del nervio óptico, al cerebro, para que allífinalmente pueda “recuperar su posición inicial” haciéndose consciente en la corteza visual.
Pero el sistema visual es mucho más que un meroregistro pasivo de imágenes, ya que permitetransformar la información retiniana (imágenesplanas, transitorias) en una interpretación coherentey estable del mundo tridimensional.
PRINCIPALES ESTRUCTURAS OCULARES
epiteliopigmentario
bastones
capa plexi-forme ext.
conos
cél. hori-zontales
fibras ner-viosas
capa plexi-forme int.
cél. bipo-lares
cél. amá-crinas
cél. gan-glionares
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Bastones
-N~ 120 x 106
-Visión acromática
-Alta convergencia
-Elevada sensibilidad
-Baja discriminaciónespacial
-Adaptación lenta
Conos
-N~ 5 x 106
-Visión cromática
- Baja convergencia
- Baja sensibilidad
- Alta discriminaciónespacial
-Adaptación rápida
SISTEMA DUAL DE RECEPCIÓNY PROCESAMIENTO DE LAINFORMACION VISUAL
Fisiología de la Visión
LA MAYOR CONVERGENCIA AUMENTA LA SENSIBILIDAD A LA LUZ DE LOS BASTONES, PERO A COSTA DE UNA
DISMINUCION EN LA CAPACIDAD DE DISCRIMINACION
Conos y bastones grado de convergencia
Convergencia mejor detección de luz, menor resoluciónespacial
Relación conos/CG ~1 maximiza la visióndiscriminativa(agudeza visual)
fotorre-ceptores
cono
CAMPO RECEPTIVO
célulasbipolares
célulasganglionares
bastón
cono
fotorre-ceptores
Fisiología de la Visión
Sistema de Bastones(ALTA CONVERGENCIA)
Sistema de Conos(BAJA CONVERGENCIA)
EL AUMENTO DE LA CONVERGENCIA REDUCE EL NUMERODE UNIDADES DE INFORMACION POR AREA
(~DISMINUYE LA CANTIDAD DE PIXELS)
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Aparato óptico imagen bidimensional,nítida y pequeña sobrela retina
Función nerviosa transducción fótica +integración en la retina
Integridad de ambos procesos agudeza visual normal
Agudeza visual capacidad para discriminar detalles finos de un objeto en el campo visual c/iluminación adecuada)
AGUDEZA VISUAL
Fisiología de la Visión
Agudeza visual
La exploración ocular comienza determinando la agudeza visual del paciente
Nos da una información global de la funcionalidad del sistema visual.
Se explora cada ojo por separado.
Para determinar la agudeza visual en el adulto se utilizan los optotipos, preferiblemente aquellos en los que se representen números o letras.
Se colocan a una distancia que oscila entre 3 y 6 metros.
Si el paciente ve entre 0.8 y 1.0 en la escala denominada decimal, puede aceptarse que la visión es 'normal'.
Como medida válida se toma la última línea que el paciente ve bien, aceptando un máximo de un fallo
En la clínica diaria, un aspecto que interesa detectar es la asimetría.
Resultados muy diferentes (por ejemplo, 0,8 en OI frente a un 0,3 en OD) son muy sugestivos de alteración visual.
fóvea retina periférica
organización vertical de conos y bastones
medios transparentes
ojo emétrope
AGUDEZA VISUAL
ELEMENTOS OCULARES QUE DETERMINAN LA REFRACCION DE LA LUZ
Ima-gen Objeto
Humor vítreo1.34
Crista-lino1.40
Humor acuoso
1.33
Cornea1.38
Aire1.00
Poder total de refracción ~60 dioptrías distancia focal 1.65 cm
Captación de informaciónEnfoque exacto de las ondas
Miopía Defecto refractivo:
rayos que inciden paralelos (infinito teórico) se enfocan por delante de la retina
axial – de curvatura –de índice.
“no veo bien de lejos, dotor”
Para corregir se necesitan lentes divergentes: divergen los rayos que llegan.
Hipermetropía Rayos paralelos forman foco
por detrás de la retina Para ver los objetos situados
en el infinito tiene que realizar acomodación.
Tiene el punto próximo más lejos que el ojo normal (más de 30 cm) porque "gasta antes" el recorrido de acomodación
Se corrige con lentes convergentes. En algunos casos se corrige al crecer la persona y agrandarse el globo ocular.
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Astigmatismo Los rayos de luz no
llegan a formar un foco, pues el sistema óptico no tiene la misma capacidad refractiva en todos los meridianos
Para corregirlo es necesario una lente cilíndrica compensadora.
Fisiología de la Visión
Presbicia En condiciones normales la
acomodación permite enfocar sobre la retina objetos entre el infinito y la distancia de lectura (25-30 cm)
A partir de los 40 años esta capacidad se ve reducida por la pérdida progresiva de la elasticidad del cristalino y con ello se pierde su capacidad para enfocar los objetos cercanos.
Este defecto se llama presbicia y se corrige con lentes convergentes.
Fisiología de la Visión
AGUDEZA VISUAL
La reducción del diámetropupilar contribuye a la for-mación de una imagen ní-tida en la retina, aumentandola profundidad del campo
Fisiología de la Visión 32
fovéola
fóvea = 500-700 m
epiteliopigmentario
capa plexiforme ext.
conos
cél. horizontales
capa plexiforme int.
cél. bipolares
cél. amácrinas
cél. ganglionares
La retina foveal mide menos de 150 m de espesor, desapareciendola capa de fibras nerviosas y gran parte de los cuerpos de las
células ganglionares y amácrinas
Fisiología de la Visión
Disco óptico o papila
fovéola
ESQUEMA DE LA DISPOSICION DE LAS FIBRAS GANGLIONARES EN EL POLO POSTERIOR DEL OJO
IZQUIERDO
ESTUDIO DIRECTO DELA FOVEA MEDIANTE
UNA TOMOGRAFIA DE COHERENCIA OPTICA
Fisiología de la Visión
EXCENTRICIDAD en grados
DEN
SID
AD
DE
REC
EPTO
RES
( 103
/ m
m2 )
conos
basto-nes
DIS
CO
OPT
ICO
densidadmáxima de
bastones
densidad máxima de conos
Fisiología de la Visión 35
Microscopía de fluorescencia: bastones densamenteagrupados en la fóvea
Primeras observaciones de la región foveal realizadas
por Ramón y Cajal en 1888
El haz luminoso amplio, es el más extenso, el que ilumina más área de retina.
El haz luminoso reducido, tiene 5 grados de amplitud. Su utilidad radica en que permite medir las estructuras del fondo del ojo.
La luz verde aneritra carece de la longitud de onda del rojo. Permite valorar sobre todo la retina más interna, y aumenta mucho los contrastes. Cuando se proyecta, llega sólo hasta el epitelio pigmentario, la capa más externa de la retina, que la absorbe (melanoma vs hipertrofia del epitelio pigmentario o un nevus/ resalta exudados y hemorragias/ potencia el contraste entre la excavación y el anillo neuroretiniano).
FONDO DE OJO
Fisiología de la Visión 37
AGUD
AGUDEZA VISUALFONDO DE OJO
NORMAL
AGUDEZAVISUAL
9/10
Papilaóptica
Arcadasvasculares
Mácula c/fóveacentral
Fisiología de la Visión 38
AGUDEZA VISUAL LESION CASITOTAL DE LA RETINA
PERIFERICAPOR TRATA-
MIENTOCON RAYOS
LASERCON MACULA
INTACTA:
AGUDEZAVISUAL
9/10
Fisiología de la Visión 39
AGUDEZA VISUALEDEMA
Y OTRASLESIONES
DE MACULO-PATIA EN PACIENTECON DMTIPO 2
AGUDEZAVISUAL
4/10
Mácula c/edema
¿POR QUÉ VEMOS LOS COLORESQUE VEMOS?
rayos del extremo
rojo
rayos del extremo
azul-violeta
REFLEJA
ABSORBE
Young / von Helmholtz (~1800): las variaciones de la escala cromática son percibidas por una codificación que involucra tres colores (azul, verde, rojo)
VISION DE LOS COLORES: TEORIA TRICROMATICA
INTEGRACIÓN DE LA SALIDA DE LOS 3 TIPOS DE CONOS
DISCRIMINACIÓN DELOS COLORES
¡¡¡El s
ustrato
histológico
de
esta te
oría fu
e
descubierto
recié
n en 1964!!!
• Conopsina azul (S)
• Rodopsina(bastones)
• Conopsina verde (M)
• Conopsina roja (L)A
bso
rban
cia
Longitud de onda (nm)
LOS PIGMENTOS VISUALES PERTENECEN A UNA FAMILIA DE
PROTEÍNAS 7-DTM
Ab
sorb
an
cia
Longitud de onda (nm)
¿Por qué seguimos viendo un objeto de un color determinado a pesar de variaciones importantes
(sin llegar a la penumbra) de su iluminación?
EL COLOR DEL OBJETO SE ESTABLECE A PARTIR DE LA COMPARACIÓN DE LAS LONGITUDES DE
ONDA REFLEJADAS DESDE EL OBJETO Y DE SUS ALREDEDORES
Visión escotópica, fotópica ymesópica
Visión escotópica: el sistema de bastoncillos es efectivo en el campo de la visión nocturna.
Visión fotópica: los conos posibilitan la visión diurna
Visión mesópica: en el período de transición de la visión crepuscular ambos sistemas receptores están activados
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Extrínseca (voluntaria / reflejos)
Intrínseca (reflejos)
MOTILIDAD OCULAR
3.- Los reflejos pupilares se caracterizan por las respuestas pupilares
(normalmente miosis) ante estímulos como la iluminación o la acomodación para la visión cercana.
Reflejo fotomotor:iluminación directa de un ojo y observación de la respuesta pupilar ipsilateral.
Reflejo consensual:iluminación directa de un ojo y observación de la respuesta pupilar contralateral.
Reflejo de acomodación:
Se coloca un dedo a unos 50-60 cm del paciente y se le pide que se fije en él.
Al acercarlo a la cara se produce contracción de la pupila, que se acompaña de convergencia de los ojos y acomodación del cristalino.
El arco reflejo pasa por el nervio óptico, cuerpo geniculadolateral, corteza visual primaria, proyecciones corticotectales, colículo superior, núcleo de Edinger-Westphal, nervio oculomotor y ganglio ciliar.
Captación de informaciónOrientación espacial de los receptores
Receptores = ojos x 2 Móviles = 9 posiciones
x 6 músculos Base de sustentación
= cabeza Soporte = cuerpo
EL PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION VISUAL ES ALTAMENTE COMPLEJO E INVOLUCRA UNA VIA DORSAL
(MOVIMIENTO) Y UNA VENTRAL (OBJETOS)
Fisiología de la Visión
LA INFORMACION VISUAL ALMACENADA MODIFICALO QUE VEMOS (EFECTO “TOP-DOWN”)
Fisiología de la Visión
LA INFORMACION VISUAL ALMACENADA MODIFICALO QUE VEMOS (EFECTO “TOP-DOWN”)
Fisiología de la Visión
LA FOTOTRANSDUCCION CONVIERTE LA ENERGIALUMINOSA EN CAMBIOS EN EL POTENCIAL DE
MEMBRANA
UN DERIVADO DE LA VITAMINA A, EL 11-cis RETINAL,ES LA MOLECULA FOTOSENSIBLE (CROMOFORO) DEL
PIGMENTO VISUAL DE CONOS Y BASTONESCONOS Y BASTONES PRESENTAN DISCOS CON PIGMENTO VISUAL(OPSINAS) “APILADOS” EN SU
SEGMENTO EXTERNO
LUZ
luz
EN LA OSCURIDAD SE GENERA GMP CÍCLICOQUE MANTIENE ABIERTOS CANALES DE SODIO
SENSIBLES A ESTE NUCLEOTIDO
Estado de despolarizacióntónica (-30 mV)
GLUTAMATO cél. bipolar
Fisiología de la Visión
EN PRESENCIA DE LUZ SE REDUCEN LOS NIVELESDE GMPc Y SE CIERRAN LOS CANALES DE SODIO EN LOS
BASTONES
EL RECEPTOR SE HIPERPOLARIZA PORQUE SIGUE SALIENDO K+ AL EXTERIOR. ESTA HIPERPOLARIZACION DISMINUYE LA LIBERACIÓN TONICA DE GLUTAMATO
EN PRESENCIA DE LUZ SE REDUCEN LOS NIVELESDE GMPc Y SE CIERRAN LOS CANALES DE SODIO EN LOS
BASTONES
pola
rizac
ión
tiempo
LUZ VERDE
Fisiología de la Visión
EN PRESENCIA DE LUZ DISMINUYEN LOS NIVELES DEGMPc Y LA LIBERACION DE GLUTAMATO
En los bastones el
LA CADENA DE TRANSDUCCION AMPLIFICA CONSIDERABLEMENTE LA SEÑAL FOTICA
(CONFIERE ALTA SENSIBILIDAD A LA LUZ)
¡¡¡MUCHAS GRACIAS POR SU PRESENCIA Y SU ATENCIÓN!!!
