Fisiología de la visión | Fisiología de Guyton

Fisiología de la Visión

Principios Físicos de la Óptica

• Se introduce el tema de la fisiología de la visión, destacando la importancia de entender los principios físicos que rigen la óptica.

• Se menciona el índice de refracción en diferentes medios: vacío (1), aire (1), dióxido de carbono (1) y hielo, donde se observa una disminución en la velocidad de luz al atravesar sólidos.

• La fórmula del índice de refracción se presenta como: índice = velocidad de luz en el vacío / velocidad en el medio.

Refracción y Desviación de Rayos Luminosos

• Se define refracción como la desviación que sufren los rayos luminosos al llegar a una superficie con un ángulo diferente.

• Se explica cómo un rayo perpendicular no cambia su trayectoria, mientras que uno que choca en ángulo sí lo hace debido a diferencias en índices de refracción.

Lentes y Puntos Focales

• Los rayos más extensos se desvían hacia un punto focal; este punto es crucial para entender cómo las lentes enfocan luz.

• En lentes convexas, todos los rayos convergen en un mismo punto focal si tienen la curvatura adecuada; esto contrasta con las lentes cóncavas que dispersan los rayos.

Tipos de Lentes y su Función

• Las lentes cilíndricas crean líneas focales, mientras que las esféricas generan puntos focales por sus bordes.

• La combinación de dos lentes cilíndricas puede equivaler a una lente esférica, mostrando versatilidad en su uso óptico.

Poder Óptico y Acomodación del Cristalino

• La distancia a la que convergen los rayos paralelos detrás de una lente convexa se denomina distancia focal; esta varía según el tipo y curvatura del lente.

• Para corregir miopía, las lentes deben tener una convexidad específica para enfocar correctamente sobre la retina.

Proyección e Inversión de Imágenes

• Los rayos emitidos por fuentes puntuales llegan alineados al otro lado del lente, proyectando imágenes invertidas sobre la retina.

Medición del Poder Refractivo

• El poder óptico o poder refractivo se mide en dioptrías; mayor desviación implica mayor poder óptico.

• El sistema ocular tiene cuatro superficies principales donde ocurre refracción: córnea, humor acuoso y cristalino.

Acomodación Visual

• El ojo humano tiene un poder óptico total aproximado de 59 dioptrías; sin embargo, cuando se acomoda para ver lejos, solo contribuye con 20 dioptrías aproximadamente.

Mecanismos de la Visión y Acomodación Ocular

Inversión de Imágenes en el Cristalino

• El cristalino invierte las imágenes que ve, pero el cerebro corrige esta inversión para percibirlas correctamente.

• La acomodación en los niños permite al cristalino aumentar su poder óptico hasta 34 dioptrías mediante cambios en su forma, gracias a músculos y ligamentos.

Músculos y Ligamentos del Cristalino

• Los ligamentos suspensorios sostienen el cristalino; la contracción del músculo ciliar relaja estos ligamentos, permitiendo un enfoque más cercano.

• La estimulación parasimpática controla el músculo ciliar, lo que aumenta el grosor del cristalino y su capacidad óptica.

Efectos del Envejecimiento en la Visión

• Con la edad, el cristalino se engrosa y pierde flexibilidad debido a la desnaturalización de proteínas, afectando la capacidad de enfoque.

Función del Iris y Diámetro Pupilar

• El iris regula la cantidad de luz que entra al ojo; se contrae en condiciones luminosas para evitar una visión borrosa.

• La cantidad de luz que penetra es proporcional al área pupilar al cuadrado de su diámetro; un diámetro menor mejora la agudeza visual.

Agudeza Visual y Percepción Profunda

• Una persona con agudeza visual normal puede distinguir dos puntos separados por 1.5 a 2 micrómetros.

• La percepción de objetos lejanos depende del tamaño aparente; nuestro cerebro calcula distancias basándose en experiencias previas.

Movimiento Parallax y Estereopsis

• El cerebro utiliza el movimiento parallax para calcular distancias: objetos cercanos se mueven rápidamente mientras los lejanos permanecen estáticos.

Formación y Circulación del Humor Acuoso

Proceso de formación del humor acuoso

• La formación del humor acuoso ocurre a una tasa de 2 a 3 milímetros por minuto, gracias a los procesos ciliares que expulsan el líquido.

• El humor acuoso se compone principalmente de sodio, cloruro y bicarbonato, que son transportados activamente hacia los espacios intercelulares.

• Una vez formado, el humor acuoso atraviesa el epitelio mediante transporte activo o difusión facilitada.

Circulación del humor acuoso

• El flujo del humor acuoso se dirige desde la pupila hacia la cámara anterior y luego al ángulo entre la córnea y el iris.

• Las venas acuosas no solo traen sangre, sino también un gran volumen de humor acuoso; la presión intraocular puede variar entre 12 y 20 mmHg.

Anatomía y Función de la Retina

Estructura de la retina

• La retina está dividida en tres capas: esclerótica, coroides y retina. Esta última tiene varias capas con funciones específicas.

• Contiene células pigmentarias, conos (visión diurna y color), bastones (visión nocturna), así como las sinapsis entre células bipolares y horizontales.

Importancia de la fobia

• La fobia es crucial para la visión aguda; carece de capas bipolares y ganglionares, conteniendo únicamente conos alargados.

Estructura de Conos y Bastones

Diferencias estructurales

• Los conos tienen forma alargada mientras que los bastones son rectangulares; ambos tienen segmentos externos e internos.

Función fotosensible

• Los discos en los segmentos externos contienen sustancias fotosensibles necesarias para percibir imágenes en blanco y negro (bastones) o en color (conos).

Papel de la Melanina en la Visión

Funciones de la capa pigmentaria

• La capa pigmentaria contiene melanina que previene reflexiones lumínicas indeseadas dentro del ojo.

Consecuencias de su ausencia

• Sin melanina, como en personas albinas, hay una dispersión incontrolada de luz que resulta en una visión menos nítida.

Importancia nutricional

Fotoquímica de la Visión

Excitación de los Bastones

• La excitación de los bastones permite la percepción de colores, específicamente blanco y negro, gracias a la rocina que se encuentra en su forma reducida.

• La rocina está compuesta por escototoxina y retinal, siendo crucial el 11-cis-retinal para la unión con la escototoxina; sin esta unión no se produce la señal visual.

• La energía lumínica transforma la rocina en ba-torrótoxina, que rápidamente se convierte en meta-rotoxina y luego en meta-rotoxinas oxidadas, generando cambios eléctricos en los bastones.

• La importancia de la rocina radica en su activación para transmitir señales visuales; el exceso o déficit del 11-cis-retinal afecta este proceso.

• En condiciones normales, la rocina es responsable de la sensibilidad en los bastones; un descenso del 11-cis-retinal puede llevar a una conversión a isoretinol.

Hiperpolarización y Conductancia

• La excitación de un bastón provoca hiperpolarización al aumentar negativamente el potencial interno de su membrana.

• Durante este proceso, hay un intercambio continuo de iones sodio y potasio mediante una bomba específica que regula sus niveles dentro y fuera del bastón.

• En oscuridad, los niveles elevados de GMPc permiten el flujo constante de sodio; sin luz, esto cambia drásticamente debido a las reacciones químicas inducidas por la luz.

• Cuando hay luz, se bloquean los canales GMPc cíclicos impidiendo el ingreso excesivo de sodio al interior del bastón.

• Este mecanismo resulta en una hiperpolarización rápida que dura más de un segundo proporcionalmente a la cantidad de luz recibida.

Procesos Químicos Activos

• Un fotón activa electrones dentro del retinal inactivado; cada molécula activada cierra cientos de canales iónicos permitiendo así ajustar las respuestas visuales.

• En ausencia de luz, el proceso puede revertirse desactivando las rotoxinas activadas para restaurar el estado original del sistema visual.

Adaptación a Luz y Oscuridad

• Los conos también participan en procesos similares pero están especializados para detectar colores como verde y rojo mediante diferentes longitudes de onda.

• La adaptación a ambientes luminosos reduce las sustancias fotosensibles como retinal convirtiéndose eventualmente en vitamina D.

• En contraste, permanecer en oscuridad aumenta significativamente la sensibilidad ocular con mayor eficacia observada en los bastones tras unos minutos sin luz.

Recepción Visual

• Para percibir imágenes correctamente es fundamental que los receptores ajusten su sensibilidad ante variaciones luminosas; esto permite distinguir puntos oscuros y claros eficazmente.

Función de los Conos y Bastones en la Visión

Estimulación de los Conos

• Los conos necesitan estar inhibidos para captar el color azul con una observancia de luz del 97% y así percibir otros colores. Si ambos conos se estimulan simultáneamente, se vería un color blanco.

Rutas Visuales en la Retina

• La retina tiene dos rutas: una periférica que es más común en muchos animales, donde las neuronas y fibras nerviosas conducen señales visuales desde los conos.

• En la fobia, el sistema rápido está compuesto principalmente por conos. Las células horizontales transmiten señales inhibidoras lateralmente.

Liberación de Neurotransmisores

• Se cree que tanto los conos como los bastones liberan glutamato en sinapsis con neuronas bipolares. Las células a máquinas liberan neurotransmisores como glicina y dopamina para inhibir.

Potencial de Acción y Hiperpolarización

• Los potenciales generados por conos y bastones pueden ser individuales o potenciados; solo estos últimos llegan a las células ganglionares, produciendo un potencial de acción tras la hiperpolarización.

Transmisión de Patrones Visuales

• Las células horizontales garantizan la transmisión precisa de patrones visuales al evitar dispersión amplia de señales excitadoras, creando una visión contrastada.

Mecanismos Inhibitorios en la Retina

Zonas de Excitación e Inhibición

• La zona excitadora permite captar imágenes brillantes mientras que la zona inhibidora, gracias a las células horizontales, mejora el contraste visual al transmitir márgenes precisos.

Tipos de Células Bipolares

• Existen diferentes tipos de células bipolares: algunas hiperpolarizan gracias al glutamato, mientras que otras despolarizan si no reciben este neurotransmisor.

Respuesta a Señales Visuales

• Hay más de 30 tipos diferentes de células a máquinas que responden a diversas condiciones visuales como movimientos o cambios rápidos en la luz.

Integración y Transmisión hacia el Sistema Nervioso Central

Convergencia en Células Ganglionares

• Aproximadamente 60 bastones y 2 conos convergen en una sola célula ganglionar. Esto permite detectar movimientos direccionales y detalles finos en imágenes visuales.

Tipos Celulares Ganglionares

• Las células tipo W son lentas pero sensibles al movimiento; las X transmiten detalles finos; las Y son rápidas y responden instantáneamente a cambios visuales significativos.

Agudeza Visual y Contraste

Efecto del Contraste Visual

• La agudeza visual depende del contraste entre áreas iluminadas y oscuras. Un foto receptor central estimulado por luz brillante puede potenciar señales directas mientras su entorno oscuro no recibe inhibición.

Activación Simultánea de Conos

Neurofisiología Central de la Visión

Procesos de Inhibición y Activación en la Visión

• La inhibición hiperpolarizante es crucial para el contraste de colores, permitiendo que un cono verde esté inactivo mientras el azul está activo, facilitando así la percepción del color azul.

Convergencia de Nervios Ópticos

• Los nervios ópticos convergen en el quiasma óptico; las partes izquierdas y derechas se distribuyen hacia los hemisferios correspondientes, asegurando una correcta interpretación visual.

Sinapsis y Procesamiento Visual

• Las fibras del tracto óptico hacen sinapsis en el núcleo geniculado lateral (CGL), desde donde se dirigen a la corteza visual primaria a través de la radiación óptica.

Funciones del Núcleo Geniculado Lateral

• El CGL no solo transfiere información visual, sino que también filtra impulsos hacia la corteza visual, controlando qué información se permite pasar.

Organización de Capas en el CGL

• El CGL tiene capas diferenciadas: una capa magnocelular (rápida y ciega al color) y una parvocelular (que transporta color e información espacial precisa).

Estructura de la Corteza Visual

Zonas Visuales Primarias y Secundarias

• La corteza visual primaria recibe señales directas desde los ojos, mientras que las áreas secundarias analizan significados visuales más complejos.

Capas de la Corteza Visual Primaria

• La corteza visual primaria consta de seis capas principales; las fibras del CGL terminan principalmente en la capa 4, donde se inicia un procesamiento complejo.

Procesamiento Vertical y Lateral

• Las señales ascendentes desde la capa 4 envían contenido tanto vertical como lateralmente a lo largo de columnas neuronales organizadas.

Análisis Avanzado de Información Visual

Transformación de Impulsos Visuales

• Los impulsos que ascienden a capas superiores permiten descifrar componentes independientes de información visual mediante excitaciones laterales entre neuronas cercanas.

Efecto Alterno entre Ojos

• A pesar de que las señales llegan separadas a diferentes columnas, están interconectadas para verificar concordancia entre imágenes recibidas por ambos ojos.

Vías Importantes para Análisis Visual

Procesamiento Visual y Funciones Neurales

Estructura del Nervio Óptico y Procesamiento de la Información

• La información visual se transmite a través de fibras del nervio óptico, originadas en las células ganglionares de la retina. Esta señal cruza en áreas de asociación somática que traducen la información en señales somatosensoriales.

• Las áreas temporales y occipitales son responsables de identificar letras, texturas, colores y significados de objetos. Se menciona que esta área puede no funcionar igual en hombres y mujeres.

Patrones Neuronales y Estimulación Visual

• La corteza visual primaria se enfoca en los contrastes visuales; mayor nitidez del contraste resulta en mayor estimulación neuronal.

• Existen diferentes tipos de células neuronales: las simples responden a orientaciones específicas (horizontal, vertical, diagonal), mientras que las complejas responden a líneas orientadas en una misma dirección.

Detección del Color y Movimiento Ocular

• Las células complejas e hiper complejas detectan características más avanzadas de escenas visuales, incluyendo el color. A medida que se asciende por la vía analítica, se cifran más detalles.

• Los músculos oculares permiten el movimiento; los rectos mueven el ojo verticalmente mientras que los oblicuos lo rotan. Cada músculo tiene su propio par craneal para inervación.

Mecanismos de Fijación Ocular

• Los movimientos oculares involuntarios son controlados por áreas específicas; una disfunción puede dificultar cambiar la mirada entre puntos fijos.

• El mecanismo de fijación bloquea automáticamente los ojos sobre un objeto hasta que se decide moverlos nuevamente.

Respuesta Refleja ante Estímulos Visuales

• Cuando un punto alcanza el borde del campo visual, ocurre una reacción refleja súbita para centrarlo nuevamente. Esto es crucial para mantener la atención visual.

• Los cólicos superiores son responsables del giro rápido de ojos y cabeza hacia perturbaciones visuales; esto también incluye respuestas a sonidos fuertes o golpes.

Control Autónomo y Acomodación Visual

Fisiología de la Visión

Mecanismos de Acomodación y Respuesta Pupilar

• Los nervios simpáticos cervicales suben por el tronco simpático, pasando por el ganglio cervical y el plexo carotídeo, llegando a la pupila. Esto activa el músculo ciliar y el esfínter del iris, provocando miosis y migraña para la acomodación visual.

• La luz roja se enfoca más atrás que la azul debido a la mayor desviación del cristalino con los rayos azules. El ojo detecta cuál tipo de rayo está mejor enfocado, enviando información al mecanismo de acomodación para ajustar la potencia del cristalino.

• Los mecanismos nerviosos de convergencia generan señales simultáneas que aumentan la potencia del cristalino. La claridad en el enfoque central es diferente a la claridad en los bordes, lo que afecta cómo percibimos las imágenes.

• El análisis de señales visuales ocurre en las áreas corticales 18 y 19, transmitiendo señales motoras hacia el músculo ciliar a través del tronco encefálico. Finalmente, estas señales alcanzan los ojos mediante fibras nerviosas parasimpáticas.