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• TEMA 5: LA VISIÓNEl estímuloAnatomía del sistema visualCodificación de la información visual en la retinaAnálisis de la información visual. Papel de l corteza estriadaAnálisis de la información visual: Papel de la corteza visual de asociación.

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OBJETIVOS

Conocer e identificar las partes que forman el sistema visual

Conocer y comprender cómo se codifica y analiza la información visual en cada una de sus áreas

Conocer las lesiones producidas en las distintas áreas el sistemas visual

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El estímulo

• Los ojos detectan presencia de la luz. Para los seres humanos, la luz es una estrecha banda del espectro de la radiación electromagnética.

• Cuando esta radiación tiene una longitud de onda específica (380-760nm), es visible para nosotros, aunque otros animales pueden detectar rangos diferentes de onda.

• El color de luz que percibimos viene determinado por tres dimensiones:

• El color, determinado por la longitud de onda.

• La luminosidad, determinado por la intensidad de la luz

• La saturación, se refiere a la pureza de la luz que se percibe. Si toda la radiación que se percibe es de la misma longitud de onda, el color que se percibe es puro o totalmente saturado.

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• ANATOMÍA DEL SISTEMA VISUAL– Los ojos– Los fotorreceptores– Conexiones entre los ojos y el cerebro

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Los ojos

• Los ojos está suspendidos en las órbitas, cavidades óseas de la parte frontal del cráneo.

• Se sostienen y se mueven mediante seis músculos extraoculares sujetos a la esclerótica (capa externa rígida y blanca).

• La conjuntiva es una membrana mucosa que forra el párpado y se pliega hacia detrás sujetándose al globo ocular.

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Los ojos

• Los ojos tienen tres tipos de movimientos:

• Movimientos de convergencia. Son movimientos cooperativos que mantienen la fijación de ambos ojos sobre el mismo objetivo. Ej. Si acercamos un dedo hacia el rostro, los ojos realizarán movimientos convergentes hacia la nariz.

• Movimientos sacádicos espasmódicos. Es el mecanismo de fijación de puntos sucesivos. Cuando los ojos saltan de un punto a otros es un movimiento sacádico. Son rápidos y el cerebro suprime la imagen visual durante el movimiento de manera que no es consciente del movimiento punto apunto. Ej. La lectura

• Movimientos de búsqueda. Son movimientos más lentos y controlados cuya finalidad es seguir estímulos visuales que se desplazan lentamente. Ej. Seguir a un dedo con la mirada mientras lo movemos lentamente de un lado a otro.

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Los ojos

• La esclerótida, es la capa más externa del ojo. Es opaca y no deja pasar la luz.

• La córnea, es la capa externa de la parte frontal del ojo, es transparente y deja pasar la luz.

• El iris, aro de músculos pigmetados situados detrás de la córnea, regula la cantidad de luz que entra en le ojo mediante la apertura que tiene denominada pupila.

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Los ojos

• Cristalino, situado detrás del iris, consiste en una serie de capas como una cebolla, transparentes. Su forma puede alterarse por la contracción de la musculatura ciliar (músculo adherido al cristalino). Estos cambios de forma permiten al ojo enfocar imágenes de objetos próximos o alejados, proceso denominado acomodación.

• Tras pasar la luz por el cristalino, atraviesa el interior del ojo, que contiene el humor vítreo. Es una sustancia clara y gelatinosa, que proporciona al ojo su volumen.

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Los ojos

• La retina es la capa interna de la parte posterior del ojo. En ella se localizan los fotorreceptores: los bastones y los conos.

• La fóvea, zona central de la retina, media nuestra visión más aguda y solo tiene conos.

• Disco óptico o papila, es el lugar donde los axones que llevan la información visual se reúnen y salen del ojo formando el inicio del nervio óptico. El disco óptico forma un punto ciego porque en él no se localizan receptores.

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Los ojos

• La retina está dividida en tres capas: la capa fotorreceptora, la capa de células bipolares y la capa de células ganglionares.

• Los fotorreceptores forman sinapsis con las células bipolares, neuronas cuyas dos brazos conectan las capas más superficial y la más profunda de la retina.

• Las células bipolares forman sinapsis con las células ganglionares, neuronas cuyos axones viajan por el nervio óptico (segundo par craneal) llevando la información visual del cerebro.

• Además la retina tiene células horizontales y células amacrinas.

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Los fotorreceptores• Los fotorreceptores (los bastones y conos)

consisten en un segmento externo conectado con un cilio a un segmento interno.

• El segmento externo tiene varios cientos de lamellae, finas láminas de membrana.

• Los conos nos proporciona la mayor parte de la información sobre el entorno. Son responsables de la visión diurna, de una visión más nítida o agudeza y de la visión del color. Los bastones son más sensibles a la luz pero no detectan los colores, por ello los usamos más en un ambiente con poca luz.

• Los fotopigmentos son moléculas especiales empapadas en la membrana de las láminas. Tienen dos competentes: una opsina (una proteína) y retinal (un lípido).

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Los fotorreceptores

• Hay varios tipos de opsinas. Por ejemplo, la rodopsina, consiste en una opsina más retinal.

• Cuando se expone a la luz una molécula de rodopsina, se rompe en sus constituyentes: la opsina de los bastones y el retinal. La escisión origina un cambio de potencial de membrana del fotorreceptor, denominado potencial receptor.

• La membrana de los fotorreceptores se hiperpolariza por el efecto de la luz. La hiperpolarización reduce la liberación de la sustancia transmisora por el fotorreceptor, la cual hace que la membrana de la célula bipolar se despolarice. Esta despolarización hace que libere más sustancia transmisora, hiperpolarizando a la membrana de la célula ganglionar.

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Conexiones entre los ojos y el cerebro

• Los axones de la células ganglionares de la retina llevan información al resto del cerebro.

• Ascienden a través de los nervios ópticos y alcanzan el núcleo geniculado lateral dorsal del tálamo, formado por 6 capas de neuronas, dos capas de neuronas denominadas magnocelulares (tienen cuerpos celulares grandes) y 4 capas externas, denominadas capas parvolelulares (cuerpos celulares pequeños).

• Las neuronas del núcleo geniculado lateral dorsal envían sus axones a través de las radiaciones ópticas a la corteza visual primaria (una cisura horizontal localizada en el lóbulo occipital posterior y medial), denominada también corteza estriada.

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Conexiones entre los ojos y el cerebro

• Los nervios ópticos se juntan en la base del cráneo para formar el quiasma óptico, estructura en forma de X.

• En el quiasma óptico, los axones de las células ganglionares que llevan la información de la mitad interna de la retina (lado nasal) cruzan a través del quiasma y ascienden hacia el núcleo geniculado lateral dorsal del lado contrario del cerebro.

• Los axones de la mitad externa de la retina (lado temporal) permanecen en el mismo lado del cerebro.

• El cristalino invierte la imagen del mundo proyectada sobre la retina.

• De este modo, cada hemisferio recibe información del lado contrario de la escena visual

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Resumen. Anatomía del sistema visual

1. La luz atraviesa la córnea que es la parte externa frontal del ojo.

2. La luz entra en el ojo por la pupila (apertura de iris) quien controla y regula la cantidad que entra.

3. El cristalino, que se encuentra inmediatamente después, se altera por la contracción de la musculatura ciliar, permitiendo al ojo enfocar imágenes de objetos próximos o lejanos- proceso denominado acomodación-.

4. Después la luz atraviesa el interior del ojo denominado humor vítreo.5. La luz se proyecta sobre la retina, donde se encuentran las células receptoras o fotorreceptores (conos y bastones).

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Resumen: Anatomía del sistema visual

6. Los fotorreceptores de la retina detectan la luz. Se comunican sinápticamente con las células bipolares, que a su vez, se comunican con las células ganglionares.

7. Cuando la luz destiñe una molécula del fotorreceptor se inicia una serie de reacciones químicas que cierran los canales de sodio y producen un potencial receptor Una hiperpolarización de la membrana del fotorreceptor. Como consecuencia, la tasa de actividad de la célula ganglionar cambia, señalando la detección de luz.

8. La información sale por el nervio óptico -la unión de los axones que llevan la información visual-.

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Resumen: Anatomía del sistema visual

9. El nervio óptico asciende hasta alcanzar el núcleo geniculado lateral dorsal del tálamo.

10. Antes de alcanzar el núcleo, los nervios ópticos de ambos ojos, se cruzan en el quiasma óptico, de tal manera que cada hemisferio recibe la información del lado contrario a la escena visual.

11. Las neuronas del núcleo geniculado lateral dorsal en vía sus axones a través de las radiaciones ópticas a la corteza visual primaria o corteza estriada, localizada en el lóbulo occipital posterior y medial.

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• CODIFICACIÓN DE LA INFORMACIÓN VISUAL DE LA RETINA

- Codificación de la luz y oscuridad- Codificación del color– Teoría tricromático– Teoría de procesos oponentes

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Codificación de la luz y la oscuridad

• El campo receptor de una neurona del sistema visual es la parte del campo visual que la neurona ve, es decir, la zona sobre la cual la luz tiene que incidir para que se estimule la neurona.

• La localización del campo receptor de una neurona determinada depende de la localización del fotorreceptor que le proporciona la información visual.

• Si una neurona recibe información de fotorreceptores localizados en la fóvea, su campo receptor estará en el punto de fijación – el punto al cual está mirando el ojo_.

• Si la neurona recibe la información de fotorreceptores localizados en la periferia de la retina, su campo receptor estará localizado fuera y aun lado de ese punto.

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Codificación de la luz y la oscuridad

• Existen dos tipos de células ganglionales:

• La células ON: se excitan cuando la luz incide en su campo central (centro) y se inhiben cuando lo hacían en el campo circundante (periferia). Detectan objetos luminosos sobre un fondo oscuro.

• La células OFF: responden de manera contraria. Detectan objetos oscuros sobre un fondo luminoso.

• Estas células aumentan la capacidad del sistema nervioso para detectar contrastes de luz.

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Codificación del color• El físico y médico británico Thomas Young,

(1802) sugirió la teoría tricromática, proponiendo que los ojos detectan colores diferentes porque tienen tres tipos de receptores, cada uno sensibles a un único color.

• Para el observador humano, cualquier color puede ser reproducido mezclando varias cantidades de tres colores acertadamente seleccionados de puntos diferentes del espectro.

• Se han considerado los colores primarios; amarillo, azul, rojo y verde. ( el negro y el blanco también son primarios pero los percibimos como incoloros).

• El sistema tricromático no puede explicar por qué el amarillo pertenece a este grupo

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Codificación del color: Forreceptores

• Fotorreceptores: codificación tricromática

• Los defectos genéticos en la visión del color parecen ser el resultado de anomalías en uno o más de los tres tipos de conos. Cada fotorreceptor tiene un tipo opsina, cada opsina absorbe determinadas longitudes de onda más eficazmente.

• Las personas con protanopia (defecto en el primer color), confunde el

rojo y el verde. Tanto el rojo como el verde les parece amarillentos.

• Las personas con deuteranopia (defecto del segundo color) confunde también el color rojo y verde. Sus conos de color verde parecen estar rellenso de opsina de color rojos.

• Las personas con tritanopia (defecto del tecer color) tiene dificultades con los colores de onda corta y ven el mundo en verdes y rojos.

• Los dos primeros tipos de defectos de la visión implican genes del cromososma X, por ello es más común en los hombres al tener solo un cromosoma x.

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Codificación del color

• Posteriormente, El fisiólogo alemán Ewald Hering (1905-1965), sugirió que el color debería estar representado en el sistema visual en forma de colores oponentes.

• Por eso no podemos imaginar un color verde rojizo a amarillo azulado si son colores que parecen opuestos entre sí.

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Codificación del color:codificación de procesos oponentes

• Al nivel de las células ganglionares de la retina, el código de tres colores cambia a un sistema de oponencia de color.

• Estas neuronas responden específicamente a pares de colores primarios, con el rojo oponiéndose al verde, y el azul al amarillo. Así, la retina tiene dos tipos de células ganglionares sensibles al color: rojo-verde y amarillo-azul.

• Las mayoría de las células ganglionares sensibles al color responden de manera centro/periférica. Por ejemplo, una célula se excitaría con el rojo y se inhibiría con el verde en el centro de su campo receptor, mientras que mostraría la respuesta opuesta en el aro periférico.

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Resumen: Codificación visual de la retina

• Las neuronas individuales de la retina indican que cada célula ganglionar recibe información de diversos fotorreceptores.

• El campo receptivo de las células ganglionares consiste en dos circuitos concéntricos, que se excitan cuando la luz incide en una región, y se inhiben cuando incide en otra. Esto permite detectar contrastes de luminosidad.

• Las células ON se excitan con la luz en el centro (detectan objetos luminosos sobre un fondo oscuro), y las células OFF con la luz en la periferia (detectan objetos oscuros sobre un fondo luminoso)

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Resumen: Codificación visual de la retina

• La visión del color se produce como resultado de la información que proporcionan tres tipos de conos, cada uno sensible a la luz de determinados tipos de onda; corta, media y larga.

• Las mayorías de las células ganglionares responden de una manera oponente centro/periferia a los pares de colores primarios: rojo-verde y azul-amarillo.

• Las características de absorción de los conos están determinadas por las opsinas particulares que tienen los fotopigmentos. Muchas formas defectuosas del visión del color parecen estar causadas por las alteraciones de las opsinas como la protanopia, deuteranopia y tritanopia.

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ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN VISUAL:PAPEL DE LA CORTEZA ESTRIADA

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Anatomía de la corteza estriada

• La corteza visual primaria o corteza estriada corresponde al lugar del cerebro en el cual desembocan las fibras provenientes del núcleo geniculado lateral. Consiste en seis capas principales (y varia subcapas), dispuestas en bandas paralelas a la superficie, con funciones específicas conectadas entre sí con conexiones neuronales perpendiculares a las capas.

• Estas capas contiene los núcleos de los cuerpos celulares y sus árboles dendríticos.

• La neuronas de la corteza visual no sólo responden a puntos de luz sino que respondían selectivamente a características del rasgos específicos del mundo visual: orientación y movimiento, frecuencia espacial, textura, disparidad retiniana, color.

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Orientación y movimiento

• La mayoría de las neuronas de la corteza estriada son sensibles a la orientación. Es decir, si se sitúa una línea en el campo receptivo de la célula y se hace girar alrededor de su centro, la célula sólo responderá cuando la línea estén una determinada posición. Algunas células responden mejor a una línea vertical, otra a una línea horizontal y otras orientadas de manera intermedia.

• Las células simples: Tienen campos receptores organizados de manera oponente. Una línea con una posición determinada, por ejemplo vertical, podría excitar ala célula si se sitúa en el centro de su campo receptor, pero la inhibiría si fuera desplazada fuera del mismo.

• Las células complejas: responden mejor también a una determinada orientación pero no mostraba una periferia inhibitoria, es decir, continuaban respondiendo mientras la línea se desplazaba dentro de su campo receptor.

• Algunas de estas células también son detectores de movimiento.

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Neuronas de la corteza estriada

• Existen neuronas monoculares, las cuales implican señales que pueden detectarse por un solo ojo y binoculares, es decir, responden a la estimulación visual de cada ojo.

• Sin embargo, la visión binocular proporciona una visión más viva de la profundidad mediante el proceso de esteroscópica o estereopsia.

• La esteropsia es importante en la guía visual de los movimiento finos de las manos y los dedos, como sería enhebrar una aguja.

• La mayoría de la neuronas de la corteza estriada son binoculares, es decir, responden a la estimulación visual de cada ojo.

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Neuronas de la corteza estriada

• Existen neuronas que responden a patrones periódicos. No responden cuando se presentan líneas solas, barras o bordes en sus campos receptores pero sí responden cuando se les presentan rejillas (ondas cuadradas, ondas sinusoidales o líneas finas) de una frecuencia espacial y orientación determinadas.

• La información de las células ganglionares sensibles al color se transmite, a través de las capas parvocelulares del núcleo geniculado lateral dorsal, a grupos de células de la corteza estriada denominadas blobs.

• Persona con lesión en la corteza estriada en uno de los lados pueden padecer visión ciega: El paciente será ciego del lado contrario a su lesión cuando mire hacia el frente. Se observa un fenómeno interesante; cuando se le pedía la paciente que cogiera un objeto en el lado ciego y podían cogerlo aunque decían que no veían nada.

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ANALISIS DE LA INFORMACIÓN VISUAL

PAPEL DE LA CORTEZA VISUAL DE ASOCIACIÓN

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Papel de la corteza de asociación

• La información recibida de la corteza estriada se analiza en la corteza visual de asociación.

• Desde la corteza estriada se inicia la aparición de dos corrientes que divergen en la corteza extraestriada. Una corriente gira hacia abajo, acabando en la corteza del lóbulo temporal inferior, denominada corriente ventral encargada de reconocer el objeto que es.

• La otra corriente lo hace por arriba, acabando en la corteza del lóbulo parietal posterior, denominado corriente dorsal, encargada de reconocer donde está localizado.

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Papel de la corteza de asociación

• Los sistemas parvocelular y magnocelular de la corteza estriada recibe información de diferentes tipos de células ganglionares, conectada a su vez a deferentes tipos de células bipolares y fotorreceptores.

• El sistema parvocelular analiza la información concerniente al color. Son capaces de detectar detalles muy finos pero su respuesta es lenta.

• El sistema magnocelular las neuronas son ciegas al color, no son capaces de detectar detalles muy finos pero son especialmente sensibles al movimiento.

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Papel de la corteza de asociación• Las neuronas de la corteza estriada envían

axones a la corteza extraestriada, la región de la corteza visual de asociación que rodea a la corteza estriada.

• La corteza extraestriada está compuesta por regiones especializadas que responden a una características particular de la información visual, tal como la orientación, el movimiento, la frecuencia espacial, el color.

• Actualmente se han identificado 25 regiones y subregiones diferentes de la corteza visual.

• La mayor parte de la información sigue la jerarquía en sentido ascendente; es decir, cada región recibe información de regiones inferiores, las analiza y envía los resultados a regiones superiores para análisis adicionales.

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Papel de la corteza de asociación

• El análisis de la forma que se produce en la corteza visual empieza en las neuronas de la corteza estriada que son sensibles a la orientación y a la frecuencia espacial. Estas neuronas envían información a diferentes regiones de la corteza extraestriada, como V3, V3A y V4.

• El análisis del color se analiza en las regiones de la corteza visual de asociación que constituye la corriente ventral.

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Déficit en el análisis de la forma

• Las lesiones de la corteza visual de asociación humana pueden causar un déficit denominados agnosia visual.

• Agnosia visual perceptiva. Tienen una adecuada agudeza visual pero no pueden reconocer objetos visuales por su forma. Un síntoma puede ser la prosopagnosia, una incapacidad para reconocer caras particulares. ES decir, los pacientes pueden reconocer que están mirando una cara pero no sabe decir qué cara es, incluso cunado pertenece a su familia.

• Agnosia visual asociativa. Las personas que la sufren parecen capaces de percibir con normalidad pero no son capaces de nombrar lo que están viendo. Por ejemplo, un paciente era capaz de copiar un ancla pero cuando se lo enseñabas no era capaz de nombrarlo. Igualmente era capaz de copiarlo peros si le decía que dibuja un ancla no sabía, es decir, no podía formar en su mente la imagen del objeto que representa.

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Déficit en el análisis del color y movimiento

• Acromatopsia (visón sin color). Lesión en una zona restringida de la corteza extraestriada. Existe una pérdida del color sin perder agudez visual. Los pacientes describen su visón como una película en blanco y negro

• Una lesión bilateral de partes de la corteza visual de asociación del cerebro puede producir agnosia para el movimiento. Una mujer con lesiones bilaterales en la corteza occipital lateral, era incapaz de cruzar una calle sin semáforos porque no podía juzgar a la velocidad que los coches se movían.

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Déficit en el análisis de la localización • El síndrome de Balint; sucede en personas con lesiones

bilaterales de la región parieto-occipital.

• Consiste en tres síntomas principales:• Apraxia óptica: se caracteriza para coger objetos bajo

dirección visual. ES capaz de percibir y reconocer un objeto pero cuando tiene que cogerlo, el movimiento está mal dirigido.

• Apraxia ocular: es un déficit en la inspección o búsqueda visual. Si una persona mira una habitación llena de objetos, lo percibirá con normalidad, pero no será capaz de mantener la mirada fija sobre unos de ellos. Su visión empezará a dispersarse y otro objeto aparecerá trasnsistoriamente en su vista.

• Simultanagnosia. Incapacidad para observar dos objetos a la vez. Si aparecen dos objetos, un bolígrafo y un peina, podrá ver uno de ellos pero no los dos a la vez.

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• IDEAS BÁSICAS DEL TEMA

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Ideas básicas

• 1. La luz entra por la pupila (abertura del iris) Atraviesa el cristalino, el cual se contrae por la musculatura ciliar, permitiendo enfocar imágenes de objetos próximos o lejos, proceso denominado acomodación.

• 2. La luz atraviesa el interior del ojo, que contiene humor vítreo.

• 3. La luz se proyecta en la retina donde se localizan los fotorreceptores: los conos y los bastones. La fóvea, la región más central de la retina media nuestra visón más aguda.

• 4. La retina está dividida en tres capas: capa de fotorreceptores, capa de células bipolares y células ganglionares, que producen sinapsis sucesivas.

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Ideas básicas

• 5. El disco óptico, es el lugar donde lo axones de la células ganglionares que llevan la información se reúnen formando el nervio óptico. En el disco óptico se origina un punto ciego porque en él no se localizan los receptores.

• 6. Los nervios ópticos de cada ojo, se cruzan formando el quiasma óptico, ascendiendo hasta el núcleo geniculado lateral dorsal del lado contrario del cerebro, de tal manera que cada hemisferio recibe la información del lado contrario de la escena visual.

• 7. El núcleo geniculado está formado por seis capas: dos capas internas magnoscelulares (son ciegas la color pero muy sensibles al movimiento) y cuatro capas externas parvocelulares (analiza la información concerniente al color).

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Ideas básicas

• 8. Las neuronas del núcleo geniculado lateral dorsal envía sus axones a través de las radiaciones ópticas a la corteza visual primaria o corteza estriada.

• 9. En la corteza estriada comienzan dos corrientes que convergen en la corteza extraestriada, la región de la corteza visual de asociación que rodea a la corteza estriada.

• 10. La corriente ventral que acaba en el lóbulo temporal inferior reconoce el objeto que es y la corriente dorsal que acaba en lóbulo parietal posterior reconoce dónde está localizado.

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Ideas básicas

• 11. La codificación visual en la retina, la codificación de luz y movimientos se realiza mediante la células ganglionares On (se exitan con la luz en le centro) y las células Off ( se excitan con la luz en la periferia).

• 12. La codificación del color en la retina se produce como resultado de la información que proporcionan tres tipos de conos, cada uno de ellos sensibles a un color (rojo, verde y azul). Las células ganglionares responden de una manera oponentes centro/periferia a los pares de colores primarios: rojo-verde y azul-amarillo.

• 13. Las características de absorción de los conos están determiandas por la opsinas particulares que tiene los fotopigmetos. Muchas formas defectuosas de cisión de color parecen estar causadas por alteraciones de las opsinas de los conos: Protanopia, deuteranopia y tritanopia.

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Ideas básicas

• 14. Las neuronas de la corteza estriada envían axones a la corteza extraestriada, la región de la corteza visual de asociación que rodea a la corteza estriada.

• 15. La corteza extraestriada está compuesta por regiones especializadas que responden a una características particular de la información visual, tal como la orientación, el movimiento, la frecuencia espacial, el color.

• 16.Actualmente se han identificado 25 regiones y subregiones diferentes de la corteza visual.

• 17.La mayor parte de la información sigue la jerarquía en sentido ascendente; es decir, cada región recibe información de regiones inferiores, las analiza y envía los resultados a regiones superiores para análisis adicionales.

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Ideas básicas

• 18. El análisis de la forma que se produce en la corteza visual empieza en las neuronas de la corteza estriada que son sensibles a la orientación y a la frecuencia espacial. Estas neuronas envían información a diferentes regiones de la corteza extraestriada, como V3, V3A y V4.

• 19. El análisis del color se analiza en las regiones de la corteza visual de asociación que constituye la corriente ventral.

• 20. Las lesiones en el área de la corteza visual de asociación puede crear agnosias visual perceptiva y asociativa, agnosia del movimiento o síndrome de Balint.