BIOFISICA Y FISIOLOGIA DE OJO

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BIOFÍSICA DE LA VISIÓN
Órganos de los sentidos sistemas de transducción y amplificación detectan señales del exterior brindan información imprescindible para que el hombre se adapte al medio.
Etapas del fenómeno visual
1. Refracción de la luz sobre los medios ópticos del ojo para formar la imagen en la retina.
1. Retina transforma la energía lumínica en química y luego en impulsos nerviosos. Transducción.
1. Integración e interpretación de la transformación a nivel cortical, surco calcarino, lóbulo occipital.
Ondas transmisión de energía entre 2 puntos sin transporte de materia (también existe con transporte de materia) en el cual está involucrado un movimiento ondulatorio. Electromagnéticas las de la luz se propagan en el vacío, son ondas transversales. Se miden en fotones.
Periodo (T) tiempo necesario para que un fotón complete una oscilación transversal.
Longitud de onda (λ) espacio que habrá recorrido en ese tiempo.
Velocidad de la luz (c) velocidad del desplazamiento. 
Velocidad = espacio/tiempo
 c = λ/T 
Frecuencia (f) número de oscilaciones que el fotón realiza en una unidad de tiempo. Es la inversa de T, reemplazándola por 1/f.
Si la energía de los colores fuese toda igual nos los distinguiríamos. Por lo tanto, cada color ≠ energía.
Espectro visible: luz radiaciones electromagnéticas detectables por los fotorreceptores del ojo humano. Fuera del espectro visible emisión ultravioleta y la infrarroja.
Luz monocromática: fotones de un haz que poseen la misma longitud de onda.
Luz blanca: combinación de las diferentes longitudes de onda del espectro visible.
Luz polarizada: fotones oscilan en un solo plano.
Luz coherente: todos los fotones oscilan simultáneamente, es la base del rayo láser.
Láser: luz concentrada, haz muy fino, potencia elevada, poca dispersión. Utilizado en cirugías como bisturí, corta tejidos por carbonización. En oftalmología se utiliza como fotocoagulador en tratamientos corneanos.
Óptica: estudio de los mecanismos de la transmisión de la luz. V de la luz en el vacío 300.000 km/s. Leyes: 
1. Ley de los rayos coplanares: rayo incidente y rayo reflejado mismo plano.
1. Ángulo de incidencia = ángulo de reflexión cuando atraviesa un medio con mayor IR.
1. Ley de Snell: n1.sen α incidente = n2.sen α refractado
n = índice de refracción (IR) = 
· medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo.
	Aire = 1
	Humor acuoso: 1,334
	Cristalino: 1,35 – 1,42
	H20= 1,333
	Humor vítreo: 1,34
	Córnea: 1,37
Ley de Snell explica cómo se desvían los rayos en relación a la normal ángulo de incidencia > ángulo de refracción cuando atraviesa un medio con mayor IR.
Reflexión acción de reflejar, cambia la dirección oponiéndose a una superficie lisa.
Refracción cambio de dirección que experimenta la luz que pasa oblicuamente de un medio a otro de ≠ densidad.
Lentes medio transparente separado de otro por 2 caras no paralelas.
Lentes esféricas poseen 2 superficies (casquetes esféricos) un centro óptico (O), un eje óptico y 2 focos: foco objeto (f) y foco imagen (f´).
Todo rayo que incide en la lente pasando por f sale paralelo al eje óptico – todo objeto que pase paralelo al eje óptico emerge pasando por f´.
· Lente convergente positiva, al atravesarla los rayos se acercan al eje óptico. Biconvexa y convexo-cóncavo.
Convergencia: rayos periféricos se inclinan hacia el centro (punto focal).
· Lente divergente negativa, al atravesarla los rayos se alejan del eje óptico. Bicóncava.
Divergencia: rayos de luz periféricos al atravesar la lente se alejan del centro (punto focal).
Formación de imágenes
· Imagen real formada por los rayos que salen de la lente al encontrarse con un plano. Se detecta en la pantalla. Invertida.
· Imagen virtual cuando el objeto se encuentra a una distancia menor que la focal, formada por las prolongaciones hacia atrás de los rayos que atraviesan la lente. No se detecta en pantalla. La imagen es mayor y derecha (lupas) 
Ley de Gauss o de los focos conjugados calcular la potencia de una lente. Conocer la distancia focal a partir de la distancia del objeto a la lente y la distancia a la que se forma la imagen.
“La inversa de la distancia focal f es igual a la suma de la inversa de la distancia de objeto (x) más la inversa de la distancia de la imagen (x’)”
Distancia objeto-lente: x (siempre +) 
Distancia imagen-lente: x’ (+ i.r/-i.v) 
Distancia focal: f (+ lentes conv/ - lentes diverg)
Objeto: O 
Imagen: i 
Foco: f 1/i: Distancia de la lente a la retina = 0,015 metros. (15 mm)
OJO lente convergente (cristalino, biconvexo), los rayos se concentran en el foco imagen por lo tanto la lente tiene potencia positiva. Se forma una imagen real invertida en la retina (pantalla fotosensible)
Formado por:
· Lente cóncavoconvexa: córnea y humor acuoso
· Diafragma: iris pupilar
· Lente biconvexa: cristalino 
· Lente cóncavoconvexa: humor vítreo 
· Pantalla: retina
La distancia del lente al punto focal (distancia focal) inversamente proporcional a la potencia. Si el punto focal se forma antes (menor distancia) la potencia necesaria es mayor. Menor foco, mayor potencia. Mayor distancia focal, disminuye la potencia.
Poder dióptrico Potencia (P) poder de refracción de una lente óptica, se mide en dioptrías.
Poder de refracción posibilidad de una lente de desviar los rayos de luz. Lentes cóncavas neutralizan el poder de lentes convexas.
Distancia focal: distancia entre el lente y el punto focal. Distancia en la que los rayos paralelos al atravesar la lente convergen en un punto focal. Si el objeto está en infinito la imagen coincide con el foco de la lente. (lentes convergentes positiva, lentes divergentes negativa)
Punto focal Los rayos de luz paralelos que atraviesan la lente se desvían a un punto único.
Distancia objeto – lente: siempre positivo
Distancia lente - imagen: si es positiva la imagen el real, si es negativa es virtual
Acomodación proceso en el que el ojo se ajusta para hacer que la imagen se forme en la retina. Ocurre en el ojo relajado para todo objeto situado a una distancia mayor de 6 metros. 
Cuando la distancia es menor la imagen se agranda y tiende a formarse detrás de la retina, es necesario aumentar el poder dióptrico (disminuir la distancia focal), aumentar la curvatura del cristalino que debe hacerse más esférico, aumentar la convergencia. Consta de:
1. Contracción de los músculos ciliares para quitar tensión a los ligamentos aumentar convergencia
1. Miosis de la pupila (elimina rayos periféricos mejor calidad de imagen, más nitidez)
1. Convergencia de los ejes de ambos ojos por acción de músculos extrínsecos
Controlada por nervios parasimpáticos del 3er par craneal.
Si el objeto más de 6 metros cristalino debe aplanarse para que la imagen no se forme delante de la retina sino sobre ella aumenta el radio de curvatura músculos se relajan y se tensan los ligamentos.
· Ojo emétrope imagen de un objeto a 6 se forma sobre la retina NORMAL
· Ojo miope imagen de un objeto a 6 m. se forma delante de la retina, se usa lente esférica divergente.
· Ojo hipermétrope imagen de un objeto a 6 m. se forma detrás de la retina, se usa lente esférica convergente.
· Presbicia cristalino pierde elasticidad, puede variar la Potencia hasta 14 D. Se produce por desnaturalización de las proteínas crece en grosor lente no puede enfocar. Necesita lentes bifocales. Gente adulta que presenta dificultades para enfocar objetos cercanos.
· Astigmatismo defecto de refracción del ojo, uno de los planos de la imagen visual se enfoca a una distancia distinta del plano perpendicular. Se corrige con lente cilíndrica.
FISIOLOGÍA DE LA VISIÓN
Agudeza visual capacidad de percibir y diferenciar por separado 2 puntos separados por un ángulo determinado. Se percibe en la fóvea (parte central de la retina capacitada para percibir información aguda y detallada). Se puede evaluar con una tabla optométrica (optotipos) a 6 m. de distancia:
1. Escala de Snellen:formados por filas de letras que van de tamaño más grande a más pequeño, manteniendo siempre la misma proporción Visión 20/20 (6/6) (20 pies = 6 metros) 
20/70 la persona ve a 20 pies lo que un apersona normal ve a 70 pies.
1. Cartilla de Jaeger: cartilla de lectura empleada para determinar la agudeza visual cercana (30 cm)
1. Placa de Ishihara: evalúa la visión de los colores láminas policromáticas, hechas con puntos de colores primarios ordenados en números o formas.
Visión de colores cada color tiene una longitud de onda determinada, estos colores se detectan por los conos que poseen pigmentos sensibles a los colores primarios (rojo, azul y verde) de la conjunción de estos colores se detectan los demás. 
Oftalmoscopio instrumento para observar la retina (fondo de ojo), se refleja en el ojo del observador. 
Presión intraocular 15 mmHg presión normal. La media varía entre 12 y 20 mmHg.
	
RELEVANCIA FISIOLÓGICA DEL SISTEMA VISUAL 
· Mecanismos para detectar y transducir la energía lumínica ventaja adaptativa.
· El SV es el más complejo de los sistemas sensoriales.
· El SV aporta 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.
Fenómeno visual:
Estímulo retina nervio óptico quiasma óptico tractos ópticos sinapsis en núcleo geniculado lateral del tálamo fibras geniculocalcarinas (por radiación óptica) corteza visual primaria (giro calcarino – lóbulo occipital.
ÁREA VISUAL PRIMARIA cisura calcarnina (17 de Brodmann) contrastes de la escena visual 
ÁREA VISUAL SECUNDARIA (18 de Brodmann) interpretación coherente y estable del mundo tridimensional.
Pueden también dirigirse a núcleo supraquiasmático del hipotálamo (ritmos circadianos) / núcleos pretectales (mov. reflejos) / tubérculo cuadrigémino superior (mov. rápidos de ojos) / núcleo geniculado lateral ventral.
OJO = CÁMARA 
· Un lente deformable (el cristalino) refracta la luz permitiendo la formación de una imagen bidimensional invertida en la parte posterior del ojo
· iris diafragma regula la entrada de luz
· retina pantalla fotosensible
· 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.
El sistema de lentes del ojo se compone de 4 interfases:
1) Entre el aire y la superficie anterior de la córnea
2) Entre la superficie posterior de la córnea y el humor acuoso 
3) Entre el humor acuoso y la superficie anterior del cristalino
4) Entre la superficie posterior del cristalino y el humor vítreo. 
Si se suman todas las superficies de refracción del ojo y se consideran como una única lente OJO REDUCIDO. 
Anatomía de la retina Capas de la retina fondo de los ojos mácula o fóvea ELEMENTO CLAVE DE LA VISION DISCRIMINATIVA 
Fotorreceptores SISTEMA DUAL DE RECEPCIÓN Y PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION VISUAL	
	BASTONES
	CONOS
	Visión acromática
	Visión cromática
	Alta convergencia
	Baja convergencia
	Elevada sensibilidad
	Baja sensibilidad
	Baja discriminación espacial
	Alta discriminación espacial
	Adaptación lenta
	Adaptación rápida
Mayor convergencia aumento en la sensibilidad de luz de los bastones a costa de una disminución en la capacidad de discriminación. El aumento de la convergencia reduce el número de información por área disminuyen los pixels.
Fotoquímica de la visión sustancias químicas que se descomponen tras la exposición de la luz y con ello excitan las fibras nerviosas.
· Conos pigmentos de color. El ciclo visual es el mismo, con la diferencia que la porción proteica fotopsinas es distinta a la escotopsina, la porción retinal de los pigmentos de color es la misma. Cada uno de los diferentes conos posee solo uno de los 3 pigmentos que determina la sensibilidad selectiva. 
· Bastones En el segmento externo (que se extiende hasta la capa pigmentaria) consta de discos en los cuales se encuentra la rodopsina o púrpura visual. Absorbe energía lumínica Se descompone en escotopsina y retinal fotoactivación de electrones que determina un cambio de cis a todo-trans se separa de la escotopsina batorrodopsina lumirrodopsina metarrodopsina I metarrodopsina II (rodopsina activada) induce los cambios eléctricos en los bastones transmiten la imagen visual al SNC.
Regeneración de rodopsina 
· Reconversión de todo –trans retinal a 11 –cis retinal por la enzima retinalisomerasa.
· Vitamina A: se transforma el todo- trans retinal en todo- trans retinol (forma de vitamina A). Luego en 11- cis retinol por la enzima isomerasa se convierte en 11-cis retinal, que luego se combina con escotopsina para producir rodopsina.
Potencial del receptor del bastón hiperpolarizante. La excitación del bastón origina un aumento de la negatividad del potencial de membrana disminuye la conductancia de la membrana del bastón para los iones de sodio en el segmento externo. En la oscuridad, en el interior de la membrana del bastón hay un nivel reducido de electronegatividad, al descomponerse la rodopsina disminuye la conductancia del sodio en el interior, aumentando la negatividad, más energía lumínica, mayor electronegatividad. Pasa de -40mV a -70/-80 mV.
Duración del potencial de acción en los bastones alcanza su máximo a los 0,3 segundos y dura más de un segundo. En los conos la velocidad se cuadriplica. 
Cascada de excitación: la descomposición de rodopsina disminuye la conductancia del Sodio Na+.
1. El fotón (unidad cuántica mínima de energía lumínica), activa un electrón del 11-cis retinal, se forma metarrodopsina II.
1. La metarrodopsina II funciona como enzima y activa muchas moléculas de transduccina.
1. La transduccina activada, activa muchas moléculas de fosfodiesterasa.
1. La Fosfodiesterasa activada hidroliza muchas moléculas de cGMP[footnoteRef:1], cerrando canales de Na+. [1: GUANOSINMONOFOSFATO CÍCLICO] 
1. La RodopsinaCinasa inactiva la rodopsina activada recuperando el estado normal.
Si hay cGMP, el canal está abierto. Si no hay cGMP, el canal se cierra.
Si hay luz, se transforma el retinal, se forma transduccina, se activa fosfodiesterasa, se eliminan cGMP, se cierran canales de Na+.
Disminución de la conductancia 
· Adaptación a la luz: concentración de los pigmentos fotosensibles disminuida y con ella la sensibilidad del ojo a la luz.
· Adaptación a la oscuridad: Eretinal y las opsinas se vuelven a convertir en pigmentos fotosensibles y la vitamina A aporta aún más pigmentos
Los conos y bastones liberan glutamato hacia las © bipolares. Las © amacrinas secretan GABA, glicina, dopamina, acetilcolina e indolamina.
Conducción electrotónica flujo de corriente eléctrica en el citoplasma neuronal desde el punto de excitación por todo su recorrido hasta la terminación presináptica. Permite una conducción gradual de la intensidad de la señal.
1. Fotorreceptores: conos y bastones. Hacen sinapsis en la plexiforme externa con bipolares y horizontales
1. Bipolares: dos tipos hiperpolarizantes y despolarizantes, Segundo mecanismo para la inhibición lateral
1. Horizontales: establecen conexiones horizontales, siempre inhibitorias, Asegura el contraste visual correcto.
1. Amacrinas: permiten conducción gradual de la intensidad de la señal. Vía directa de los bastones. Adaptación a la luz, Sensibles a la dirección, Inician el análisis de las señales visuales
1. Ganglionares: potencial de acción, Mayor sensibilidad, Gran convergencia
1. Interplexiforme: transmite señales en sentido retrógrado desde la plexiforme interna a la externa. Son inhibidoras
Vía de los conos: conos bipolares ganglionares. Horizontales y amacrinas transmiten señales lateralmente.
Conducen más señales visuales y a una velocidad de 2 a 5 veces mayores que los bastones
Sensibilidad de los colores ¿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 comparaciónde las longitudes de onda reflejadas desde el objeto y sus alrededores. 
Vía de los bastones: bastones bipolares amacrinas ganglionares.
NERVIOS AUTÓNOMOS DE LOS OJOS
Ojo inervado por fibras parasimpáticas preganglionares (parten desde el núcleo del III par ganglio ciliar sinapsis neurona postsináptica nervios ciliares globo ocular). Excitan el músculo ciliar que controla el enfoque del cristalino y el esfínter del iris que contrae la pupila.
Fibras simpáticas (células del asta intermedia del primer segmento torácico ganglio c. superior sinapsis neurona postsináptica acompaña a la art. carótida fibras del iris y músculos extraoculares.