Fisiología de la Visión.

FISIOLOG
ÍA DE LA VISI
ÓN:
FISIOLOGÍA
VISIÓN:
MECANISMOS B
ÁSICOS DEL PROCESO VISUAL
BÁSICOS
FISIOLOG
ÍA DE LA RETINA
FISIOLOGÍA
Prof.
Prof. Dr.
Dr. Pablo
Pablo Arias
Arias
Facultad
édicas
Facultad de
de Ciencias
Ciencias M
Médicas
UNR
-UNL
UNR-UNL
Fisiología de la Visión
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OBJETIVOS OPERATIVOS
EL 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 relacionadas con la generación de los reflejos fotomotor y consensual
Fisiología de la Visión
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OBJETIVOS OPERATIVOS
EL ESTUDIO DE LOS TEMAS DEL PRESENTE SEMINARIO
DEBE PERMITIRLES:
 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 una
agudeza visual normal y describir la evaluación de este
parámetro. 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.
Fisiología de la Visión
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INTRODUCCION
Al principio Dios creó
el cielo y la tierra.
La tierra era algo
informe y vacío,
las tinieblas cubrían
el abismo.
Entonces Dios dijo:
"Hágase la luz".
Y la luz se hizo.
Dios vio
que la luz era buena
y separó la luz de las
tinieblas
GEN 1.1.1.1.-1.4.
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RELEVANCIA FISIOLOGICA
DEL SISTEMA VISUAL (SV)
 El desarrollo de mecanismos para detectar y
transducir la energía lumínica es una ventaja
adaptativa relevante
 El SV es el más complejo de los sistemas sensoriales,
aportando al cerebro el 80% de la información
proveniente del medio
 Interviene además en la ritmicidad circadiana, en el
equilibrio y en la generación de reflejos posturales
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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
LOS RECEPTORES SENSORIALES ESTÁN ESPECIALIZADOS
PARA RECONOCER FORMAS ESPECIFICAS DE LA ENERGIA
RECEPTOR
SISTEMA
SENSORIAL
MODALIDAD
TIPO DE
ESTIMULO
CLASE
CELULAS
Visual
Visión
Luz
Fotorreceptor
Conos, bastones
Auditivo
Oído
Sonido
Mecanorreceptor
C. ciliadas
cocleares
Vestibular
Equilibrio
Gravedad
Mecanorreceptor
C. ciliadas
vestibulares
Somatosensorial
Tacto
Presión
Mecanorreceptor
C. de Pacini,
Meissner
Propiocepción
Desplazamiento
Mecanorreceptor
R. en músculos y
articulaciones
Temperatura
Frío, calor
Termorreceptor
R. para frío
y calor
Dolor
Químico, térmico,
mecánico
Quimio, termo o
mecanorr.
Polimodales
Gustatoria
Gusto
Químico
Quimiorreceptor
Papilas
gustativas
Olfatoria
Olfato
Químico
Quimiorreceptor
Epitelio olfatorio
La luz visible es sólo una fracción del espectro electromagnético
(~400 - ~700 nm) que puede ser captada por el ojo humano…
Efectos
térmicos
Efectos
fotoquímicos
Efectos
ionizantes
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Luz visible
FENÓMENO VISUAL
SEÑAL
ÓRGANO RECEPTOR
CAPTACIÓN +
FOTOTRANSDUCCIÓN
IMPULSO NERVIOSO
MENSAJE
INTERPRETACIÓN
PROCESAMIENTO
EN AREAS PRIMARIAS
Y SECUNDARIAS
(50% DEL
NEOCORTEX)
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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;
 el iris toma la función del
diafragma, regulando la
entrada de luz
 la retina — sensible a la luz
hace las veces de película.
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 Desde la retina se
transporta la imagen, a
través del nervio óptico,
al cerebro, para que allí
finalmente pueda
“recuperar su posición
inicial” haciéndose
consciente en la corteza
visual.
 Pero el sistema visual es mucho más que un mero
registro pasivo de imágenes, ya que permite
transformar la información retiniana (imágenes
planas, transitorias) en una interpretación coherente
y estable del mundo tridimensional.
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PRINCIPALES ESTRUCTURAS
OCULARES
epitelio
pigmentario
bastones
conos
capa plexiforme ext.
cél. horizontales
cél. bipolares
cél. amácrinas
capa plexiforme int.
cél. ganglionares
fibras nerviosas
SISTEMA DUAL DE RECEPCIÓN
Y PROCESAMIENTO DE LA
INFORMACION VISUAL
Bastones
-N~ 120 x 106
-Visión acromática
Conos
-Alta convergencia
-N~ 5 x 106
-Elevada sensibilidad
-Visión cromática
-Baja discriminación
espacial
- Baja convergencia
-Adaptación lenta
- Baja sensibilidad
- Alta discriminación
espacial
-Adaptación rápida
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LA MAYOR CONVERGENCIA AUMENTA LA SENSIBILIDAD
A LA LUZ DE LOS BASTONES, PERO A COSTA DE UNA
DISMINUCION EN LA CAPACIDAD DE DISCRIMINACION
CAMPO RECEPTIVO
 Conos y bastones 
grado de convergencia
 Convergencia 
mejor detección de luz,
menor resolución
espacial
 Relación conos/CG ~1
maximiza la visión
discriminativa
(agudeza visual)
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fotorrefotorreceptores
ceptores
bastón
cono
cono
células
bipolares
células
ganglionares
EL AUMENTO DE LA CONVERGENCIA REDUCE EL NUMERO
DE UNIDADES DE INFORMACION POR AREA
(~DISMINUYE LA CANTIDAD DE PIXELS)
Sistema de Bastones
(ALTA CONVERGENCIA)
(BAJA CONVERGENCIA)
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Sistema de Conos
AGUDEZA VISUAL
 Aparato óptico  imagen bidimensional,
nítida y pequeña sobre
la 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)
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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.
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





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.
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AGUDEZA VISUAL
 fóvea  retina periférica
 organización vertical de conos y
bastones
 medios transparentes
 ojo emétrope
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ELEMENTOS OCULARES QUE
DETERMINAN LA REFRACCION DE LA LUZ
Imagen
Humor
vítreo
1.34
Objeto
Cristalino
1.40
Humor
acuoso
1.33
Cornea
1.38
Poder total de refracción ~60 dioptrías
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
Aire
1.00
distancia focal 1.65 cm
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Ametropías
 Miopía
 Hipermetropía
 Astigmatismo
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Captación de información
Enfoque 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.
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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.
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Presbicia
 En condiciones normales la
acomodación permite
enfocar sobre la retina
objetos entre el infinito y
la distancia de lectura (2530 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.
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AGUDEZA VISUAL
 La reducción del diámetro
pupilar contribuye a la formación de una imagen nítida en la retina, aumentando
la profundidad del campo
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LA FOVEA RETINIANA, ELEMENTO CLAVE DE
LA VISION DISCRIMINATIVA
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epitelio
pigmentario
conos
capa plexiforme ext.
cél. horizontales
cél. bipolares
fovéola
cél. amácrinas
capa plexiforme int.
cél. ganglionares
fóvea = 500-700 m
La retina foveal mide menos de 150 m de espesor, desapareciendo
la capa de fibras nerviosas y gran parte de los cuerpos de las
células ganglionares
y amácrinas
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32
ESQUEMA DE LA DISPOSICION DE LAS FIBRAS
GANGLIONARES EN EL POLO POSTERIOR DEL OJO
IZQUIERDO
Disco óptico o papila
fovéola
ESTUDIO DIRECTO DE
LA FOVEA MEDIANTE
UNA TOMOGRAFIA DE
COHERENCIA OPTICA
Fisiología de la Visión
densidad
máxima de
bastones
DISCO OPTICO
DENSIDAD DE RECEPTORES
(103 / mm2)
densidad máxima de conos
conos
EXCENTRICIDAD en grados
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bastones
Primeras observaciones de la
Microscopía de fluorescencia:
región foveal realizadas
bastones densamente 35
Fisiología de la Visión
por
Ramón y Cajal en 1888
agrupados en la fóvea
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FONDO DE OJO
 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).
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Mácula c/fóvea
central
AGUDEZA VISUAL
FONDO
DE OJO
NORMAL
AGUDEZA
VISUAL
9/10
Papila
óptica
AGUD
Arcadas
vasculares
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37
AGUDEZA VISUAL
LESION CASI
TOTAL DE
LA RETINA
PERIFERICA
POR TRATAMIENTO
CON RAYOS
LASER
CON MACULA
INTACTA:
AGUDEZA
VISUAL
9/10
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38
Mácula c/edema
AGUDEZA VISUAL
EDEMA
Y OTRAS
LESIONES
DE MACULOPATIA EN
PACIENTE
CON DM
TIPO 2
AGUDEZA
VISUAL
4/10
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39
¿POR QUÉ VEMOS LOS COLORES
QUE VEMOS?
R
JA
E
L
EF
AB
SO
RB
E
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rayos del
extremo
rojo
rayos del
extremo
azul-violeta
VISION DE LOS COLORES: TEORIA
TRICROMATICA
 Young / von Helmholtz (~1800): las variaciones de la
escala cromática son percibidas por una codificación
que involucra tres colores (azul, verde, rojo)
o
at e
r
t
d
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s
f
El lóg ría o
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1
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é
ci
e
r
INTEGRACIÓN DE
LA SALIDA DE LOS
3 TIPOS DE CONOS
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DISCRIMINACIÓN DE
LOS COLORES
•
Conopsina azul (S)
•
Rodopsina
(bastones)
•
Conopsina verde (M)
•
Conopsina roja (L)
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Absorbancia
LOS PIGMENTOS VISUALES
PERTENECEN A UNA FAMILIA DE
PROTEÍNAS 7-DTM
Longitud de onda (nm)
Absorbancia
¿Por qué seguimos viendo un objeto de un color
determinado a pesar de variaciones importantes
(sin llegar a la penumbra) de su iluminación?
Longitud de onda (nm)
EL COLOR DEL OBJETO SE ESTABLECE A PARTIR DE LA
COMPARACIÓN DE LAS LONGITUDES DE
ONDA REFLEJADAS DESDE EL OBJETO
Y DE SUS ALREDEDORES
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LAMINAS DE ISHIHARA
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Fisiología de la Visión
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Visión escotópica, fotópica y
mesópica
 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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MOTILIDAD OCULAR
 Extrínseca (voluntaria / reflejos)
 Intrínseca (reflejos)
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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.
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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 geniculado
lateral, corteza visual primaria, proyecciones corticotectales,
colículo superior, núcleo de Edinger-Westphal, nervio
oculomotor y ganglio ciliar.
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Captación de información
Orientación espacial de los receptores
 Receptores = ojos x 2
 Móviles = 9 posiciones
x 6 músculos
 Base de sustentación
= cabeza
 Soporte = cuerpo
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MOTILIDAD OCULAR INVOLUNTARIA
Y COMPOSICION DE LA IMAGEN
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EL PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION VISUAL ES
ALTAMENTE COMPLEJO E INVOLUCRA UNA VIA DORSAL
(MOVIMIENTO) Y UNA VENTRAL (OBJETOS)
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LA INFORMACION VISUAL ALMACENADA MODIFICA
LO QUE VEMOS (EFECTO “TOP-DOWN”)
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LA INFORMACION VISUAL ALMACENADA MODIFICA
LO QUE VEMOS (EFECTO “TOP-DOWN”)
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56
VIA OPTICA: niveles de lesión

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LA FOTOTRANSDUCCION CONVIERTE LA ENERGIA
LUMINOSA EN CAMBIOS EN EL POTENCIAL DE
MEMBRANA
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UN DERIVADO DE LA VITAMINA A, EL 11-cis RETINAL,
ES LA MOLECULA FOTOSENSIBLE (CROMOFORO) DEL
PIGMENTO VISUAL DE CONOS Y BASTONES
CONOS Y BASTONES PRESENTAN
DISCOS CON PIGMENTO VISUAL
(OPSINAS) “APILADOS” EN SU
SEGMENTO EXTERNO
luz
LUZ
[email protected]
EN LA OSCURIDAD SE GENERA GMP CÍCLICO
QUE MANTIENE ABIERTOS CANALES DE SODIO
SENSIBLES A ESTE NUCLEOTIDO
Estado de
despolarización
tónica (-30 mV)
GLUTAMATO  cél. bipolar
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EN PRESENCIA DE LUZ SE REDUCEN LOS NIVELES
DE 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
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polarización
EN PRESENCIA DE LUZ SE REDUCEN LOS NIVELES
DE GMPc Y SE CIERRAN LOS CANALES DE SODIO EN LOS
BASTONES
LUZ VERDE
tiempo
[email protected]
EN PRESENCIA DE LUZ DISMINUYEN LOS NIVELES DE
GMPc Y LA LIBERACION DE GLUTAMATO
En los bastones el
Fisiología de la Visión
[email protected]
LA CADENA DE TRANSDUCCION AMPLIFICA
CONSIDERABLEMENTE LA SEÑAL FOTICA
(CONFIERE ALTA SENSIBILIDAD A LA LUZ)
[email protected]
¡¡¡MUCHAS GRACIAS POR SU
PRESENCIA Y SU ATENCIÓN!!!