biofísica de la visión
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Biofísica de la Visión
El ser humano se relaciona con el mundo exterior a través de los sentidos, es
decir, a través de la visión, audición, olfato, gusto y tacto, todos ellos de suma
importancia para nuestra vida de relación.
Por ello hoy nos referiremos específicamente al sentido de la visión.
La visión, obtenida a través del II par craneano, nervio óptico, III, IV y VI par,
nervios oculomotores y es uno de los sistemas de transducción sensible a
cierta parte del espectro de ondas electromagnéticas.
Como fenómeno biológico comprende los siguientes pasos:
-refracción de la luz por los medios dióptricos del ojo para formar la imagen
en la retina.
-procesos fotoquímicos retinianos: que transforman la energía lumínica en
energía química; la que a su vez es transformada en impulsos nerviosos que
llevan las imágenes a las áreas corticales correspondientes.
-integración a la interpretación de la información a nivel cortical: la que las
transforma en sensaciones de color, forma, dimensión, movimiento y ubicación.
Ahora para que haya visión es necesario contar con:
• Un ojo anatómica y funcionalmente normal
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• Una vía óptica indemne.
• Luz.
Con respecto a la luz podemos decir que son radiaciones electromagnéticas
detectables por el ojo humano con longitudes de onda que oscilan entre 400 y
780 nm, que están la retina produciendo sensaciones luminosas.
Estas radiaciones electromagnéticas son de diferentes colores, lo que está
determinado por sus diferentes longitudes de onda que se extienden desde los
10nm (luz ultravioleta) hasta los más de 10.000 nm (ondas herzianas). Por su
parte la luz blanca es una mezcla de las diferentes longitudes de onda del
espectro visible.
Para decir que contamos con un ojo anatómica y funcionalmente normal éstedebe estar constituido por una membrana resistente, blanca, no transparente
llamada esclerótica, que forma una esfera de aproximadamente 24mm de
diámetro. Se continúa en la parte anterior con la córnea que es un tejido
transparente y con diferente curvatura, tiene un diámetro aproximado de 12 mm
y un índice de refracción de 1,38.
La esclerótica envuelve a un tejido muy vascularizado llamado coroides y
cuya función es nutrir a la retina, que se encuentra por dentro de ella. En la
parte anterior del ojo, la coroides forma unos pliegues, los procesos ciliares, de
donde parten los ligamentos suspensorios del cristalino.
El cristalino, formado por láminas concéntricas, está envuelto por una cápsula
membranosa muy delgada al cual se fijan los ligamentos suspensorios
procedentes de los procesos ciliares. Es biconvexo por lo actúa como una lente
biconvexa y su índice de refracción es de 1,41.
Por delante del cristalino la coroides se continúa con una membrana opaca, de
distinto color según la persona, el iris, que posee un orificio en su parte central
denominado niña o pupila. El diámetro de ésta varía de acuerdo a la a la
intensidad de la luz incidente ( la dilatación normal de la pupila oscila entre 2 a5 mm.), debido a la acción de las fibras musculares contenidas en el iris, de
ésta manera el iris cumple una función de diafragma regulando la cantidad de
luz que penetra en el ojo.
Entre el iris y el cristalino existe un pequeño espacio denominada cámara
posterior y entre el iris y la cara posterior de la córnea se encuentra la cámara
anterior; ambas cámaras están llenas de un líquido el humor acuoso, que es
formado continuamente por los procesos ciliares hacia la cámara posterior
pasando luego a través de la pupila hacia la cámara anterior, y de ahí es
drenado continuamente a nivel del ángulo formado por el iris y la córnea hacia
un sistema de venas. El volumen de humor acuoso es responsable de la
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presión intraocular existente que hace que el ojo conserve su forma esférica,
normalmente su valor oscila entre los 15 a 20 mmHg. Mantenidos por el
equilibrio dinámico entre la formación y drenaje del humor acuoso. Y su índice
de refracción es de 1,33.
La retina se encuentra por dentro de l a coroides y se halla aplicada por
encima de ésta, es una fina membrana constituída por tejido nervioso por
excelencia y en elle se encuentran los conos y bastones, células
fotorreceptoras. Estas células nerviosas sensibles a la luz, hacen sinapsis con
otras células nerviosas llamadas células bipolares y que están contenidas en el
espesor de la retina y hacen sinapsis a su vez con las células ganglionares
que dan inicio a la vía óptica, que también están situadas en el espesor de la
retina y cuyos axones se reúnen en un solo haz para formar en nervio óptico,
el cuál abandona el ojo por el polo posterior del mismo.
Existe por último una cavidad por dentro de la retina, limitada por ésta en toda
su extensión menos en la parte anterior donde está limitada por la cara
posterior del cristalino. Esta cavidad está llena de humor vítreo que es una
masa gelatinosa transparente cuyo índice de refracción es de 1,34.
Todos estos medios transparentes con distintos índices de refracción:
• Córnea: 1,38
• Humor acuoso: 1,33
• Cristalino: 1,40
• Humor vítreo: 1,34
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Actúan como un sistema de lentes cuyo fin es formar la imagen sobre la retina;
la cuál es perfectamente nítida, real e invertida y por supuesto menor respecto
al objeto.
Si sumamos algebraicamente el poder de todas las superficies refringentes del
ojo, vemos que el poder refringente total corresponde a unas 59 dioptrías.
Así llamamos Ojo reducido a la simplificación de la óptica de un ojo normal
mediante el uso de una única lente de 59 dioptrías situada a 17mm. Por
delante de la retina; es de 59 dioptrías porque ese es el valor al que arribamos
si sumamos algebraicamente el poder de todas las superficies refringentes del
ojo.
Esto simplifica los cálculos con respecto a la óptica ocular.
Recordar que:
Potencia O o poder dióptrico de una lente: es la inversa de la distancia focal. Y
la distancia focal es la distancia que queda entre el centro óptico y el foco
principal.
Dioptría: es una unidad de potencia y es la que corresponde a una lente con
una distancia focal de un metro.
Con respecto a la vía óptica decimos que tiene su origen aparente en la
porción anteroexterna del quiasma óptico, desde donde se dirige hacia el
agujero óptico que atraviesa para penetrar en la cavidad orbitaria y alcanzar el
globo ocular, en el que se introduce por un punto ubicado 3mm por dentro y
1mm por debajo de su polo posterior, yendo a terminar en la retina a nivel de
las gruesas células ganglionares de la misma. La vía óptica se compone de
una neurona receptora periférica, constituida por las células bipolares que
ocupa la parte media de la retina, una de cuyas prolongaciones recoge las
impresiones luminosas de los conos y de los bastoncitos, y la otra termina porarborizaciones libres alrededor de las gruesas células ganglionares, cuyas
fibras constituyen el nervio óptico propiamente dicho que, después de atravesar
el quiasma, se continúa por medio de las cintillas ópticas que van a terminar en
el cuerpo geniculado externo, en el pulvinar del tálamo óptico y en el tubérculo
cuadrigémino anterior y desde donde se dirigen finalmente hacia la corteza del
lóbulo occipital, condensándose en un haz que ocupa la parte posterior de la
cápsula interna, denominado radiaciones ópticas de Gratiolet, que finaliza en
los labios de la cisura calcarían que constituye el centro cortical de la visión.
Es de hacer notar que al llegar al quiasma las fibras de cada nervio óptico se
entrecruzan parcialmente en dicha formación, de modo tal que cada una de las
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mitades correspondientes a la porción nasal de cada retina pasa a la cintilla
óptica del lado opuesto, mientras que las que corresponden a la mitad
temporal siguen directamente su trayecto por la cinta óptica del mismo lado.
También el contingente de fibras del nervio óptico que provienen de la mácula
lútea, denominado fibras maculares, se entrecruza parcialmente en el quiasma,
de manera que para cada retina hay fibras maculares directas y cruzadas. Así
cada cintilla reúne las fibras correspondientes a mitades homónimas de la
retina, es decir, derechas o izquierdas.
Esa exploración de la visión en el paciente comprende 4 pasos a saber:
• Examen de la agudeza visual.
• Examen de la visión de los colores.
• Examen del campo visual.
• Examen del fondo de ojo: pues aquí está situada la cabeza del nervio óptico,
que viene a ser la única parte del sistema nervioso que puede verse
directamente en su estructura anatómica en el vivo.
Examen de la agudeza visual:
La agudeza visual es el poder de resolución del ojo, es decir, es la capacidadque tiene el ojo de percibir los objetos más pequeños.
Pero según la intensidad de la luz con que contemos los detalles que podremos
ver, y esto no se debe a que la agudeza visual se modifique con la luz, al
contrario la agudeza visual es una sola lo que sucede es que contamos con
dos tipos de células fotosensibles o fotorreceptoras: los conos y los bastones;
las cuales son responsables de nuestra visión diurna y nocturna
respectivamente.
Estas células poseen un compuesto químico que se descompone por acción de
la luz. Este compuesto a sido aislado en los bastones y se denomina rodopsina
o púrpura visual, el elemento que se encuentra en los conos aún no ha sido
aislado en el hombre.
Cuando se forma una imagen en la retina, la luz que constituye esa imagen
choca contra las células fotosensibles, la rodopsina absorbe la energía de la luz
y se transforma en lumirrodopsina, ésta contiene energía libre (proporcionada
por la absorción de la energía de la luz), por lo que es muy inestable y en
fracción de segundo se desintegra, descomponiéndose en metarrodopsina, quea su vez se descompone en dos compuestos: el retineno y una proteína, la
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escotopsina. La cantidad de retineno existente en la retina es proporcional a la
cantidad de vitamina A existente en la misma, por deshidrogenización la
vitamina a se transforma en retinenno, y éste último interviene en la resíntesis
de la rodopsina uniéndose a la escotopsina.
La degradación de la rodopsina genera un potencial de acción en la célula
nerviosa y se desencadenan así impulsos nerviosos que siguiendo el nervio
óptico se dirigen al cerebro.
El eje óptico del ojo corta la retina en un punto llamado fóvea central donde
existen solamente conos en gran número y en forma apretada, esa es la causa
de la mayor agudeza visual en ese punto que en el resto de la retina. La fóvea
central se halla rodeada por una zona llamada mácula lútea, rica en conos
pero donde ya existen bastoncillos, y a medida que nos alejamos de la mácula
aumenta la proporción de bastoncillos y en la retina periférica solo están éstos
últimos.
La púrpura visual de los bastoncillos se decolora rápidamente por acción de
cantidades muy pequeñas de luz, vale decir que los bastones presentan alta
sensibilidad a la luz, o lo que es lo mismo presentan un umbral de excitación
muy bajo. A ésta visión dada por los bastones se denomina visión escotópica y
es utilizada en condiciones de poca iluminación, es la responsable de la visión
en la penumbra.
La púrpura de los conos en cambio, presenta un umbral más alto, es necesaria
una intensidad luminosa mayor para que se lleve a cabo la estimulación; es la
denominada visión fotópica y permite discernir los detalles de las imágenes y la
discriminación de los colores.
Por lo tanto, si nos encontramos en un ambiente con alta luminosidad, lapúrpura visual de los bastones, muy sensible, se desdoblará rápidamente, en
menor tiempo que el necesario para la resíntesis de la rodopsina y ésta queda
casi totalmente decolorada no pudiéndose usar en consecuencia la visión
escotópica en éstas condiciones y sí solamente la fotópica. A la inversa, con
poca iluminación la intensidad de la luz es capaz de decolorar la púrpura de los
bastones, pero es muy débil para impresionar a los conos.
La visión fotópica no es utilizada en éstas circunstancias y sí, solamente la
escotópica.
Visión fotópica Visión escotópica
Células Conos Bastones
Umbral Alto Bajo
Sensibilidad Baja Alta
Visión del color Sí No
Iluminación Relativamente alta Penumbra
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Ahora repasados éstos conceptos continuamos con agudeza visual. Si
deseamos obtener una imagen clara de un objeto, lo miramos directamente de
tal manera que su imagen se forme sobre la mácula, donde como ya se dijo se
encuentran solamente conos y es la porción de la retina adaptada para la
mayor capacidad de agudeza visual. Esto constituye la visión directa, en
oposición con el campo visual que mide la sensibilidad de la parte periférica de
la retina.
Si un ojo observa un objeto AB las líneas que parten de los puntos AB
representan los rayos luminosos que pasan por el centro óptico del ojo K, rayos
que llegan a la retina en los puntos ab, donde se forma la imagen del objeto
AB. El ángulo AKB se denomina ángulo visual.
Si el objeto, sin cambiar de tamaño, se aleja hasta a1 b1 se ha doblado la
distancia desde el centro óptico K, el tamaño de la imagen se reduce a lamitad. Lo mismo puede lograrse sin cambiar la distancia, reduciendo a la mitad
las dimensiones del objeto AB.
El tamaño de la imagen es directamente proporcional al del objeto e
inversamente proporcional a su distancia.
Ahora bien para determinar clínicamente la agudeza visual, expresión de la
función de la mácula, se investiga separadamente para cada ojo por medio de
escalas como la de Wecker o la de Jaeger, mediante las cuales, indicando al
paciente que lea distintas letras, se establece su agudeza visual por medio delas cifras indicadoras del grado de visión situadas a un lado de la escala. Si el
enfermo ve toda la escala, tiene agudeza visual normal; sino alcanza a ver
ninguna línea de la escala, se le muestran los dedos de la mano a poca
distancia para ver si es capaz de contarlos, y si esto es posible se dice que el
paciente tiene visión cuentadedos; sino cuenta los dedos, pero los ve
borrosamente, se dice que tiene visión bulto; si no ve los bultos se lo lleva a la
cámara oscura, donde se le proyecta sobre lla pupila un haz de luz; si el
enfermo no revela su percepción, tiene ceguera o amaurosis.
La imagen más pequeña que en las circunstancias dadas puede distinguir el
ojo explorado y el correspondiente ángulo visual es también el menor con que
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el objeto puede ser reconocido. Dos puntos son reconocidos como tales, o sea
como dos puntos distintos, si la distancia entre ellos corresponde a un ángulo
visual de un minuto. Si el ángulo visual es inferior, la sensación percibida es de
un solo punto. Esto se debe a que a nivel de la mácula los cono se encuentran
apretadamente uno al lado de otro y el diámetro de cada uno es de 2 a 3
micras aproximadamente, para que dos puntos del mundo exterior sean
percibidos como distintos, los dos conos estimulados deben dejar entre ellos
otro sin estimular, es por esto que se requiere un ángulo mínimo de un minuto,
y cuyo vértice corresponde al punto nodal o centro óptico del ojo.
estereoscópica: es la visión efectuada con los dos ojos; es la que le brinda a
una persona con los dos ojos mucho mayor capacidad de juzgar las distancias
relativas, que a una persona que solo tiene visión en un solo ojo. Y esto es
posible porque cuando fijamos la mirada sobre un objeto, la imagen se forma
en la mácula de cada ojo y como ambos ojos están separados por más de 5cm.Uno del otro, las imágenes en las dos retinas son diferentes. Esto ocurre así
para los objetos que se hallan alejados, por ejemplo a 6mts de distancia.
Para los objetos cercanos, por ejemplo situados a 0,50 mts la imagen se forma
en la porción temporal de la retina de cada ojo.
Esto proporciona un tipo de paralelaje que existe constantemente cuando se
emplea la visión binocular.
Es útil para distancias cortas, careciendo de valor para la percepción de adistancias mayores de 0,50mts. Examen de la visión de los colores: todos los
matices representados en el espectro pueden observarse mezclando en la
proporción adecuad dos de sus colores. Pero para obtener el sistema
cromático total, se deben mezclar por lo menos tres colores del espectro.
A partir de éstos se trató de explicar cómo el ojo humano podía discriminar
dichos colores, surgiendo numerosas hipótesis, de las cuales la hipótesis de
Young-Helmholtz es la más aceptada. Y postula que existen tres tipos de
conos, cada uno de ellos sensible a uno de los colores básicos: rojo, azul y
verde.
Cada cono sensible a su correspondiente color también lo es a otras longitudes
de onda pero en mucho menor grado. Así si llega al ojo luz amarilla, que es una
mezcla de verde y rojo, serán estimulados principalmente los conos sensibles
al verde y al rojo en su correspondiente proporción, el cerebro interpretará
como color amarillo.
Examen del campo visual: mide la sensibilidad de la parte periférica de la
retina.
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Ya que todo punto de la retina afectado por un estímulo productor de una
sensación luminosa, caracteriza la situación de la impresión óptica en el mundo
exterior. Y el conjunto de puntos del espacio representados en la retina
constituye el campo visual monocular.
Desde el punto de vista de enfoque en el ojo, o sea el correspondiente a la
fóvea, el área visual, o sea, los límites que el ojo inmóvil alcanza a percibir son:
60-65º hacia arriba
55-60º hacia adentro 85-90º hacia afuera
70º hacia abajo