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Dr. Fernando D. Saraví La luz que atraviesa los medios transparentes del ojo forma una imagen invertida en la retina, de tamaño proporcional al ángulo sólido del objeto observado. Los ojos de los vertebrados forman imágenes que se originan en las variaciones de luminosidad, a su vez causadas por las características de reflexión de la luz de los objetos presentes en el campo visual. Las imágenes formadas constituyen una visión de conjunto, la cual sin embargo puede descomponerse en aspectos diferentes para su mejor análisis. Estos aspectos incluyen: 1. Luminosidad. La capacidad de detectar el nivel de iluminación ambiental. 2. Resolución espacial. Relacionada con la agudeza visual, es la capacidad de percibir los detalles de las formas, bordes, y separación entre dos puntos próximos entre sí. 3. Resolución temporal. Capacidad de percibir cambios en una escena visual con el transcurso del tiempo. Se vincula con la percepción y análisis del movimiento de objetos en el campo visual. 4. Estereopsis o visión en profundidad. La capacidad de percibir el volumen de los objetos y las distancias a las que se encuentran. 5. Visión cromática. La capacidad de percibir diferentes colores según la porción del espectro de la luz visible que un objeto refleje (si es opaco) o transmita (si es transparente). Una característica que distingue a la visión de otras modalidades sensoriales, como la somestesia o la audición, es que en la visión gran parte del procesamiento sensorial tiene lugar en el mismo órgano receptor, la retina. La retina produce una representación muy precisa de las variaciones de luminosidad en el campo visual generando señales nerviosas proporcionales al grado de contraste lumínico en cada punto de la imagen. Desde el punto de vista embriológico y funcional, la retina puede considerarse una extensión (“sucursal”) del neuroeje, pues las señales que viajan por el nervio óptico ya han sido parcialmente procesadas en las neuronas intrínsecas de la retina. La retina tiene cinco capas que se nombran del interior al exterior del ojo, como sigue (Fig. 1): 1. Capa de células ganglionares, las cuales dan origen a los axones del nervio óptico. 2. Capa plexiforme interna. 3. Capa nuclear interna. 4. Capa plexiforme externa. 5. Capa nuclear externa. En la capa nuclear externa, en contacto con la membrana coroides, están los fotorre- ceptores. Por tanto, la luz debe atravesar estas capas de células para interactuar con los fotorre- ceptores. La disposición externa de los fotorre- ceptores puede obedecer a que, por su elevada demanda metabólica, deben estar situados cerca de los vasos sanguíneos. FOTORRECEPTORES Existen dos tipos de fotorreceptores, los bastones y los conos en una proporción de 20 bastones por cada cono, cuya morfología general sigue un plan Visión: Retina, vías y procesamiento central Visión: Retina, vías y centros Dr. Fernando D. Saraví 2 similar (Fig. 2): ambos tipos de fotorreceptores constan de un segmento externo donde se produce la interacción con la radiación electromagnética en el espectro visible (longitud de onda aprox. de 400 a 700 nm); un segmento interno donde se encuentra el citoplasma, diversas organelas y el núcleo, y una terminal sináptica. Conos y bastones presentan en su segmento externo una pila de discos formados por invaginaciones de la membrana plasmática, en donde se insertan las moléculas fotosensibles de pigmento visual. En los bastones, pero no en los conos, los discos más externos están libres en el citosol. En los bastones este pigmento es la rodopsina, que consta de una parte proteínica (opsina) y un grupo prostético formado por 11-cis retinal. Cada cono posee uno de tres tipos posibles de pigmento, similares aunque no idénticos a la rodopsina, pero con máxima sensibilidad para absorber longitudes de onda cortas (S; 420 nm), media (M; 530 nm) o larga (L; 560 nm). Sistema de bastones Los bastones poseen un segmento externo más largo y mayor concentración de moléculas fotosensibles que los conos (10 9 moléculas de rodopsina por bastón). Su sensibilidad a la luz es mayor pero poseen baja resolución temporal, pues sus respuestas eléctricas son más duraderas y por tanto no pueden distinguir entre una luz Visión: Retina, vías y centros Dr. Fernando D. Saraví 3 constante y una luz intermitente con alta frecuencia. El sistema de bastones está activo sólo en condiciones de escasa iluminación y se inactiva cuando la luminosidad del ambiente supera cierto umbral (Fig. 3). Posee gran convergencia, pues una misma célula ganglionar recibe información proveniente de 20 a 30 bastones. Por esta razón, el sistema de bastones tiene escasa resolución espacial y no contribuye a la agudeza visual. De hecho, no hay bastones en la zona central de la retina, llamada fóvea. Dado que todos los bastones poseen un mismo tipo de pigmento visual, con las mismas características de absorción de fotones, el sistema de bastones no permite la percepción de color (visión acromática). La gran importancia del sistema de bastones es su enorme sensibilidad. Hasta un fotón único puede, en condiciones adecuadas, provocar una respuesta eléctrica en un bastón y ser percibido. Esto hace a los bastones indispensables en condiciones de escasa iluminación, llamada visión escotópica. Por las propiedades ya mencionadas del sistema de bastones, la visión escotópica se caracteriza por una gran sensibilidad, baja resolución temporal y espacial e incapacidad de discriminar colores (de ahí el dicho “de noche todos los gatos son pardos”). Sistema de conos Los conos requieren mayor intensidad lumínica para activarse. En la Fig. 4 se compara el umbral de activación de conos y bastones; nótese que la escala de la ordenada es logarítmica. Por su baja sensibilidad, los conos están activos en la visión diurna o con intensa iluminación artificial. Los conos poseen baja sensibilidad pero alta resolución temporal, lo cual los hace muy aptos para detectar movimientos rápidos (los movimientos extremadamente lentos son percibidos de manera dependiente de la agudeza visual). Las imágenes tienen cierta persistencia en la retina, que es menor para los conos. La menor persistencia permite distinguir dos escenas sucesivas como diferentes. Cuando las escenas estáticas se suceden con una frecuencia mayor a la resolución temporal de la retina, se percibe una imagen que parece dotada de movimiento. Este es el fundamento del cinematógrafo. La frecuencia necesaria para que una secuencia de fotos produzca la ilusión de movimiento continuo es del orden de 30 cuadros/min y se denomina frecuencia de fusión. Por su menor convergencia sobre las células ganglionares, los conos tienen alta resolución espacial y posibilitan una gran agudeza visual (una persona sin visión mediada por conos es legalmente ciega). Los conos están dispersos en toda la retina, pero se concentran en la fóvea, zona de máxima agudeza, donde no hay bastones ni vasos sanguíneos y las capas más internas de la retina están adelgazadas o ausentes (Fig. 5). Los conos de la fóvea prácticamente no presentan convergencia sobre las células ganglionares. Por el contrario, las células ganglionares que relevan las aferencias de la fóvea reciben señales provenientes de un único cono (lo que se llama una “línea privada”). Visión: Retina, vías y centros Dr. Fernando D. Saraví 4 Disco óptico El disco óptico o papila es el sitio por donde egresan los axones del nervio óptico y transcurren la arteria y la vena centrales de la retina (Fig. 6 A y B). En el disco óptico no hay epitelio pigmentado ni tampoco fotorreceptores, por lo que corresponde a un punto ciego fisiológico. En la Fig. 6 B se indica la posición de la fóvea (que para referencia se considera a 0º) en un corte del ojo. En la Fig. 6D se esquematiza la Visión: Retina, vías y centros Dr. Fernando D. Saraví 5 proporción de conos y bastones en diferentes partes de la retina. No tenemos espontáneamente conciencia del punto ciego fisiológico porque el sistema nervioso central (SNC) “rellena” la imagen. No obstante, la existencia de este punto ciego puede ponerse de manifiesto mediante pruebas simples. Si coloca la página anterior a 25 cm de su ojo derecho (con el izquierdo cerrado o tapado), fija la vista en la cruz y acerca lentamente la página, el círculo negro desaparece cuando su proyección en la retina cae sobre el punto ciego y reaparece cuando deja de estar allí (Fig. 6 E). La capacidad del SNC de “rellenar” la imagen se evidencia con la Fig. 6 F. Note qué ocurre con el patrón de líneas convergentes interrumpido en el centro del círculo negro cuando usted fija la cruz con su ojo derecho y acerca gradualmente la página. TRANSDUCCIÓN EN LA RETINA El proceso de transducción visual consiste en transformar una señal lumínica en una señal eléctrica. En ausencia de luz, los fotorreceptores se mantienen despolarizados (aprox. – 40 mV) debido a que en la membrana plasmática del segmento externo existen canales iónicos activados por cGMP que permiten el ingreso de Na + y Ca 2+ . En ausencia de estímulo, el receptor tónicamente despolarizado libera continuamente un neurotransmisor que mantiene inhibidas las células bipolares que inervan las células ganglionares. La estimulación lumínica suprime esta inhibición e involucra los siguientes pasos, que se explican para un bastón (Fig. 7). 1. Un fotón interactúa con la molécula fotosensible (rodopsina), transformando el 11-cis retinal en todo-trans retinal. 2. La rodopsina sufre un cambio conformacional y activa cientos de moléculas de una proteína G llamada transducina. 3. La transducina liga GTP y activa una fosfodiesterasa (las tres moléculas se hallan en la misma membrana). Este fenómeno permite una gran amplificación. Cada molécula de fosfodiesterasa transforma cGMP en 5’GMP a razón de 10 3 moléculas/s. 4. Cuando el cGMP es degradado, estos canales se cierran e hiperpolarizan al receptor, llevándolo hacia el potencial de equilibrio del K + (- 70 mV). Al hiperpolarizarse el fotorreceptor, la inhibición tónica cede y la célula bipolar es capaz de estimular la célula ganglionar (Fig. 8). La excitación concluye porque: 1. La transducina hidroliza el GTP ligado a ella y 2. La rodopsina es fosforilada por una kinasa específica, y una vez fosforilada se liga a la proteína arrestina, que la inactiva. Por tratarse de un potencial de receptor, la magnitud de la hiperpolarización producida por la luz es graduable según la intensidad del estímulo. Cuanto más intenso sea el estímulo, mayor será el grado de hiperpolarización (Fig. 9). El fenómeno de transducción en los conos es similar al de los bastones, aunque existen diferencias en los pigmentos y las enzimas involucradas, relacionadas con las propiedades funcionales de los conos. Adaptación de los fotorreceptores Los fotorreceptores muestran adaptación frente a cambios en la luminosidad ambiental. P.ej., al pasar de una habitación con luz artificial a la luz solar, los conos son al principio intensamente hiperpolarizados, pero gradualmente recuperan cierto grado de despolarización. Además sufren un proceso de desensibilización, mediada por cambios en el Ca 2+ intracelular Este ión inhibe a la guanilato Visión: Retina, vías y centros Dr. Fernando D. Saraví 6 ciclasa, la enzima que sintetiza cGMP. La exposición a la luz reduce el Ca 2+ citoplásmico con lo que la ciclasa se desinhibe y la síntesis de cGMP aumenta. La reducción de la concentración de Ca 2+ también acelera la inactivación de la rodopsina y reduce la sensibilidad de los canales al cGMP; cuando la concentración de Ca 2+ es baja, se requiere más luz para cerrar el mismo número de canales. PROCESAMIENTO DE SEÑALES EN LA RETINA Las células bipolares forman el nexo más directo entre los fotorreceptores y las células ganglionares que forman el nervio óptico. Existen en la retina otros dos tipos de célula que modulan esta vía principal mediante interacciones laterales: las células horizontales y las células amacrinas en las capas plexiformes interna y externa, respectivamente. Las células bipolares tienen dos clases funcionales, “on” y “off” según su respuesta al neurotransmisor liberado por los fotorreceptores (glutamato). En algunas células bipolares el glutamato inhibe tónicamente su despolarización, y estas células se excitan cuando los fotorreceptores son iluminados y se hiperpolarizan (célula bipolar “on”). Otras células bipolares son excitadas tónicamente por glutamato y se inhiben cuando los fotorreceptores son iluminados (célula bipolar “off”). El campo receptivo de las células ganglionares adopta una de dos formas (Fig. 10): 1. Centro “on”, con una zona central donde la estimulación lumínica las excita, rodeada de una zona donde la estimulación lumínica las inhibe; y 2. Centro “off” en las que la estimulación del centro del campo receptivo inhibe, y la de su periferia excita. Las células bipolares muestran campos receptivos similares. Un mismo cono puede inervar células bipolares con centro “on” y con centro “off”. Esta disposición “on” y “off” permite que las células ganglionares señalen contrastes y cambios rápidos en la iluminación muy importantes en la percepción visual (Fig. 11). La base para estas respuestas ON-OFF depende de las conexiones de los fotorreceptores con células bipolares y horizontales, y se esquematiza en la Fig. 12 para una célula ganglionar “centro ON”. La célula bipolar está conectada directamente con los fotorreceptores del centro del campo receptivo, cuya iluminación estimula la célula ganglionar. Los fotorreceptores del contorno OFF del campo receptivo están conectados a células horizontales, cuya actividad sináptica inhibe a las células ganglionares. Excepto ciertas células amacrinas, el procesamiento de información en la retina tiene lugar por potenciales locales. Los primeros potenciales de acción aparecen en las células ganglionares, que son amielínicas en su trayecto retiniano y adquieren la cubierta mielínica a partir del disco óptico donde se origina el nervio homónimo. Células ganglionares De cada región de la retina parten células ganglionares que forman dos sistemas paralelos principales, cuya segregación se mantiene hasta la corteza visual primaria, y se denominan M (de magni = grandes) y P (de parvi = pequeñas). Visión: Retina, vías y centros Dr. Fernando D. Saraví 7 Ambos sistemas incluyen células ganglionares con centros “on” y “off”. Un tercer sistema, llamado K (de koniocelular) es importante para la visión de colores y se tratará luego. Las células M o en parasol (aprox. 10 % de las células ganglionares) poseen campos receptivos grandes, responden transitoriamente (fásicamente) a la iluminación sostenida; transmiten información de conos y bastones. No codifican color y tienen escasa resolución espacial pero poseen alta resolución temporal y de contraste. Este sistema codifica principalmente información sobre las características generales (gruesas) de un estímulo y especialmente de su movimiento, si existe. Las células P o enanas (aprox. 80 % de las células ganglionares) son más numerosas en la fóvea, reciben información de conos y, poseen campos receptivos pequeños, con alta resolución espacial. Proporcionan información sobre formas, bordes y colores (oposición rojo-verde). Recientemente se ha caracterizado trece subtipos de células ganglionares según el tamaño de su soma, el grado de ramificación de sus dendritas y el nivel de la capa plexiforme donde se ramifican (Fig. 13). Se sabe que los dos tipos de células ganglionares enanas proyectan a lascapas parvocelulares (P) del cuerpo geniculado lateral, mientras que ambos tipos de células ganglionares en sombrilla proyectan a las capas Visión: Retina, vías y centros Dr. Fernando D. Saraví 8 magnocelulares del cuerpo geniculado lateral. Por su parte, las células ganglionares biestratificadas (con árboles dendríticos desplegados en dos niveles) proyectan hacia las regiones koniocelulares del mismo núcleo. Células ganglionares fotosensibles Existe una población de células ganglionares que no son M, P ni K. Esta población (1 a 2 % de todas las células ganglionares) se caracteriza por ser intrínsecamente fotosensible, ya que responden a la luz en ausencia de toda conexión sináptica con otras células de la retina. La fotosensibilidad se debe a que estas células ganglionares poseen un pigmento fotosensible llamado melanopsina, que es diferente de la rodopsina y de las opsinas de los conos. La melanopsina posee un amplio espectro de absorción. Los detalles del mecanismo de transducción aún se desconocen. A diferencia de los conos y bastones, las células ganglionares fotosensibles no muestran adaptación sino que responden de manera tónica a aumentos de luminosidad. Estas células son responsables del reflejo fotomotor (que se describe al final del capítulo). Además tienen un papel importante en modular la secreción pineal de melatonina y en sincronizar los ritmos circadianos controlados por el núcleo supraquiasmático del tálamo, a las variaciones en la iluminación ambiental. Aunque las células ganglionares fotosensibles no requieren estimulación de conos y bastones, ambos tipos de fotorreceptores pueden modular su función. Es posible que, además de su papel en el reflejo fotomotor y los ritmos circadianos, las células ganglionares intrínsecamente fotosensibles proporcionen información a la corteza visual sobre la luminosidad ambiental. VÍA ÓPTICA Cada nervio óptico posee aprox. 1 millón de fibras. Las que provienen de la mitad temporal de la retina continúan sin cruzarse, mientras que las de la mitad nasal se cruzan en el quiasma óptico. Luego del quiasma, la vía óptica izquierda lleva información de la mitad derecha del campo visual (de la retina temporal del lado izquierdo y la retina nasal del lado derecho), y viceversa. Nótese que ambas cortezas visuales reciben información de ambos ojos (Fig, 14). Visión: Retina, vías y centros Dr. Fernando D. Saraví 9 Los principales destinos de la vía óptica son el cuerpo geniculado lateral (externo), el tubérculo cuadrigémino anterior (colículo superior) y el pretectum. Esta última región controla los reflejos pupilares, en tanto que el tubérculo cuadrigémino controla los movimientos sacádicos (“saltos” que alinean la fóvea a un punto particular del campo visual). Cuerpo geniculado lateral La vía principal a la corteza (90 % de las fibras) es la del cuerpo geniculado, que está organizado en seis láminas que mantienen una organización retinotópica y poseen células con campos receptivos de centro “on” y “off”, de escasa convergencia. Las láminas 1 y 2 son el relevo del sistema M de la retina nasal (contralateral) e isolateral respectivamente. Las láminas restantes forman parte del sistema P (láminas 4 y 6 contralaterales; 3 y 5 isolaterales). Los axones del cuerpo geniculado lateral proyectan a la corteza visual primaria en estos dos sistemas, que hacen sinapsis en dos subcapas adyacentes (4 C para el sistema M y 4C para el P). Las regiones intercaladas entre las capas P y M se denominan koniocelulares (de konios, polvo, por su aspecto en microscopía óptica). Estas células reciben aferentes de células ganglionares que reciben estímulos del sistema de conos S. CORTEZA VISUAL La corteza visual primaria (V-I) posee células piramidales (de proyección) e interneuronas excitatorias e inhibitorias y conserva la organización retinotópica. Debido a su mayor densidad de receptores, la proyección correspondiente a la fóvea ocupa una proporción grande (aprox. 50 %) de la V-I comparada con el resto de la retina. Las células de V-I también poseen campos receptivos “on” y “off” pero diferentes a los ya descriptos. Existen neuronas de respuestas llamadas simples, que son máximamente estimuladas o inhibidas por estímulos en forma de barras con una orientación particular. Otras Visión: Retina, vías y centros Dr. Fernando D. Saraví 10 células, llamadas complejas, responden más a la orientación que a la posición precisa en el campo receptivo. Las neuronas con iguales campos receptivos se organizan en columnas y un grupo de columnas (llamado hipercolumna) representan las propiedades de cada región particular del campo visual. Cada columna recibe información de uno solo de los ojos, pero existen conexiones entre las columnas que permiten la transferencia horizontal de información. Por tanto, es a nivel cortical que la información procedente de ambos ojos interactúa por vez primera. Entre las columnas existen estructuras llamadas glóbulos (blobs), acúmulos de neuronas cuya función se creía vinculada al procesamiento cromático, aunque este concepto está actualmente en revisión. Las capas 5 y 6 de V-I proyectan a estructuras subcorticales. En la vecindad de V-I existen otras áreas (V-II, V-III, V-IV) que reciben proyecciones de las capas 2 y 3 de V-I, donde se abstrae y procesa información visual. Estas áreas (V-I a V-IV) dan lugar a dos vías principales: una dorsal o parietal, relacionada con la información sobre movimientos y distancias, y otra ventral o temporal vinculada con el reconocimiento de colores y formas, incluido el reconocimiento de rostros. De modo esquemático, el sistema dorsal determina dónde se halla un objeto y el ventral qué es (Fig. 15). ESTEREOPSIS La percepción de profundidad (estereopsis) de objetos situados a menos de 30 m está dada por la leve disparidad de la imagen retiniana para cada ojo, la cual depende de la distancia entre el centro de cada ojo (aprox. 6 cm) y la distancia al objeto. A esto se le llama estereopsis binocular. Cuanto más lejano está el objeto, menor la disparidad. Para objetos situados a más de 30 m la disparidad de las imágenes es casi nula, y por tanto inútil para la estereopsis. Para objetos distantes, el sistema visual emplean estrategias que no requieren visión binocular: 1. El tamaño aparente de un objeto familiar (p.ej. un automóvil); 2. la oclusión (si un objeto tapa a otro, el primero está más cerca; 3. la perspectiva linear (paralelas que convergen); 4. la perspectiva de tamaño (el menor de dos objetos similares se estima más lejano); 5. la distribución de la iluminación (los objetos más luminosos dan sensación de cercanía) y 6) el paralaje del movimiento: si mientras se desplaza, un sujeto observa un objeto estacionario, los puntos más cercanos que el objeto parecen desplazarse en dirección contraria al movimiento, más rápido mientras más próximos al sujeto estén; los que están más alejados que el objeto se desplazan más lentamente y en la misma dirección del movimiento. El efecto se demuestra fácilmente mirando por la ventanilla de un vehículo en movimiento. VISIÓN EN COLORES Los humanos normales pueden distinguir miles de colores diferentes. Ya a principios del siglo XIX, Thomas Young dedujo que el ojo humano poseía tres sensores sintonizados para regiones diferentes, pero superpuestas, del espectro de la luz visible. En 1874, Hering propuso que la percepción de colores se organizaba en tres pares de percepciones oponentes: luz-oscuridad, rojo- verde y amarillo-azul. Desde entonces, se ha acumulado mucha información sobre la visión en colores, aunque persisten muchas lagunas en su comprensión. La existencia de tres clases de conos con pigmentos diferentes, con máxima sensibilidad al azul (S; 420 nm), verde (M; 530 nm) o rojo (L; 560 nm) es una condiciónnecesaria para la visión llamada tricromática. La sensibilidad espectral de los conos S, M y L, y de los bastones para comparación, se indica en la Fig. 16. Los colores azul, verde y rojo indican simplemente la posición de la máxima sensibilidad, ya que todos los conos responden a un rango de longitudes de onda. Visión: Retina, vías y centros Dr. Fernando D. Saraví 11 Fuera del hombre, solamente algunos primates como el macaco (Macaca mulata) tienen visión tricromática. La mayoría de los mamíferos tienen visión dicromática. Como las opsinas M y L corresponden a genes presentes en el cromosoma X, la mutación de una de ellas con frecuencia causa daltonismo, una forma de dicromía ligada al sexo: la transmiten las mujeres pero la sufren casi exclusivamente los varones. Los conos S se distribuyen al azar en la retina, pero constituyen sólo 5 % a 10 % del total de conos. Los conos M y L forman el resto, pero la proporción es muy variable en diferentes personas. Un hecho extraño es que las personas que tienen más conos M que L no muestran diferencia en su capacidad de percibir colores con las que tienen más conos L que M. Además, los conos M y L no se distribuyen uniformemente en la retina, sino en acúmulos pero tampoco esto altera la percepción subjetiva de los colores. Probablemente la constancia de la percepción se deba a mecanismos de plasticidad a nivel cortical (ver más abajo). Un tercer misterio es que la fóvea carece de conos S (“azules”) y sin embargo es la región de la retina con mayor capacidad de discriminar colores, incluido el azul. La existencia de conos S, M y L es una condición necesaria pero insuficiente para explicar la visión en colores. La razón es que, si bien cada cono tiene un máximo de sensibilidad para una longitud de onda dada, no puede diferenciar si un estímulo que lo excita tiene la longitud de onda óptima o es simplemente más intenso. La respuesta eléctrica del cono individual es la misma en ambos casos. A esto se le llama el principio de univariancia. Por lo expuesto, la percepción de colores requiere de la interacción de las señales provenientes de las diferentes clases de conos en diferentes niveles de la vía óptica: retina, cuerpo geniculado lateral y corteza visual. Interacción en la retina Los conos M y L de la fóvea tienen cada uno conexiones vía células bipolares, uno a uno, con células ganglionares, por lo cual la señalización es simple (Fig. 17 A). En la periferia, cada célula ganglionar del sistema de conos recibe aferencias de 15 a 30 conos (relevada por células bipolares). Si estas conexiones fueran al azar, la composición espectral de la señal central sería mixta (correspondiente al amarillo), como en la parte superior de la Fig. 17 B. No obstante, hay evidencia de que cada célula bipolar recibe aferencias predominantes de conos M o de conos L, de modo que puede preservarse el contraste, ilustrado en la Fig. 17 B, abajo, para conos L. La disposición es diferente para el contraste azul-amarillo, debido a la interacción de conos S versus conos M + L. En la retina esta interacción es posible por las células ganglionares biestratificadas. El árbol dendrítico externo está alimentado por células bipolares que están conectadas no selectivamente a conos M y L, y por tanto tienen centros amarillo OFF y contornos Visión: Retina, vías y centros Dr. Fernando D. Saraví 12 amarillo ON (Fig. 18 abajo). Por el contrario, el árbol dendrítico interno está conectado selectivamente con células bipolares que relevan señales de conos S, con centro azul ON y contorno amarillo OFF (Fig. 18, centro). Cuando ambas clases de señales se suman, darán como resultado una disminución de la frecuencia de descarga de la célula ganglionar si predomina el amarillo, o un aumento si predomina el azul (Fig. 18, arriba). Existen también células ganglionares que son inhibidas por un centro azul, pero no han sido bien caracterizadas aún. Interacción en el cuerpo geniculado lateral Las células de las capas parvocelulares muestran principalmente oposición de contraste verde-rojo (M-L). El contraste azul versus verde-rojo ocurre en las regiones koniocelulares. Las células K que se excitan por azul son inhibidas por verde o rojo. Las células K que se inhiben por azul muestran respuestas más variables. Procesamiento en la corteza visual La mayoría de las neuronas de la corteza visual responde a aspectos no cromáticos de la imagen, en particular a la orientación de bordes. No obstante, entre 5 y 10 % de las neuronas de V-I responden vigorosamente a los colores y escasamente a aspectos no cromáticos de la imagen. Una proporción importante de estas últimas responde a contrastes de M versus L. Un número menor responde a señales de conos S. También hay neuronas que responden con oposición de L versus S + M. Al parecer, las neuronas corticales que responden al color también lo hacen a la luminosidad, pero no a las formas o contornos. Otro aspecto importante es que es en V-I que, por primera vez en la vía óptica, se combina la información cromática proveniente de ambos ojos. En áreas corticales de procesamiento más complejo de la información visual, V-4 y V-2 poseen neuronas sensibles al color. Se presume que la corteza occipital ventromedial es importante para el procesamiento central de la información cromática, ya que se activa con el procesamiento de información cromática (entre otras) y las lesiones de esta región se asocian con alteraciones en la percepción de colores. INTEGRACIÓN DE LA IMAGEN VISUAL El procesamiento de la imagen visual desde la retina hasta la corteza es en gran medida en paralelo: diversos aspectos de la imagen se procesan por caminos algo diferentes. No obstante, en nuestra experiencia percibimos las imágenes de manera coherente, como un todo. Esto significa que la información de los aspectos que se procesan por separado debe de alguna forma integrarse nuevamente para dar lugar a una percepción coherente. Lamentablemente, no es claro el modo en que esto ocurre. Las señales procedentes de las diversas regiones corticales (y probablemente subcorticales) deben converger en alguna región de asociación, probablemente en la corteza parietal, donde se reconstruye una representación completa de todos los aspectos de la imagen visual. REFLEJOS PUPILARES Dado que los reflejos que se describirán a continuación afectan en realidad la musculatura lisa del iris, deberían llamarse “reflejos iridianos”. No obstante, el uso ha establecido la expresión “reflejos pupilares”. La observación de las pupilas y los reflejos pupilares es una parte importante del examen físico. El iris posee inervación simpática y parasimpática. La estimulación simpática aumenta el diámetro de la pupila (midriasis), mientras que la estimulación parasimpática tiene el efecto opuesto (miosis). El diámetro pupilar normal oscila entre 2 y 8 mm, respectivamente, en miosis y midriasis máximas. El examen de las pupilas debe tener en cuenta ante todo los siguientes aspectos (mnemotecnia “PICRAL”), a saber, que las pupilas (P) sean: Iguales, Circulares y Reactivas a Acomodación y Luz. La igualdad en el diámetro pupilar se denomina isocoria (normal). La falta Visión: Retina, vías y centros Dr. Fernando D. Saraví 13 de igualdad se llama anisocoria y es con frecuencia un signo patológico. En el examen neurooftalmológico se tienen en cuenta otras variables, como la tasa de respuesta a la iluminación, que no se tratarán aquí. Inervación parasimpática La inervación parasimpática del ojo proviene de fibras preganglionares cuyos somas se encuentran en el núcleo de Edinger- Westphal. Este núcleo par se localiza en el mesencéfalo, inmediatamente por debajo del acueducto de Silvio, y constituye la división autonómica del complejo óculomotor. Las fibras preganglionares colinérgicas transcurrenpor el III par craneal (motor ocular común) y hacen sinapsis en el ganglio ciliar. Desde allí parten las fibras postganglionares, que viajan por los nervios ciliares cortos. Estas fibras son colinérgicas y activan receptores muscarínicos de diversas estructuras oculares. Diferentes grupos de fibras postganglionares inervan: 1. El músculo radial del iris. 2. El músculo ciliar. 3. Los vasos sanguíneos de los plexos coroideos. A pesar de ser colinérgica, esta inervación es vasoconstrictora. Reflejo fotomotor El reflejo fotomotor explora la reducción del diámetro pupilar causado por la iluminación del ojo. El reflejo tiene un componente fásico frente a cambios de iluminación, y una respuesta tónica, que mantiene el diámetro pupilar mientras el nivel de iluminación es constante. El reflejo se investiga en cada ojo por separado. Para explorar el reflejo conviene que la iluminación ambiental sea tenue. Esto tiende a dilatar las pupilas a un diámetro medio de 4 mm. El paciente debe mirar a lo lejos, para evitar producir una respuesta de acomodación. Con una linterna se ilumina un ojo. La respuesta normal es la constricción rápida de ambas pupilas, la del ojo iluminado y la del ojo no iluminado (respuesta consensual). La prueba se repite en el otro ojo. La vía del reflejo (Fig. 19) parte de las células ganglionares intrínsecamente fotosensibles de la retina. Estas neuronas viajan por el nervio y tracto ópticos hasta el área pretectal, donde establecen sinapsis con neuronas excitatorias que proyectan bilateralmente a ambos núcleos de Edinger-Westphal, que activa la vía parasimpática al músculo radial del iris. La ausencia de respuesta en el ojo estimulado (isolateral) y consensual indica lesión del nervio óptico o del mesencéfalo isolaterales que involucra al núcleo pretectal, al núcleo de Edinger-Westphal, o ambos. Si hay respuesta isolateral pero no consensual, el defecto puede hallarse en la línea media, el núcleo de Edinger- Westphal contralateral o el III par contralateral. Si hay respuesta consensual pero no isolateral, la lesión debe hallarse en el III par isolateral. Reflejo de acomodación Cuando un objeto se coloca a una distancia de los ojos más próxima que el punto de visión lejana, la imagen es transitoriamente borrosa por falta de acomodación y por falta de correspondencia de las imágenes de cada ojo. La respuesta, que puede ser voluntaria o refleja, involucra: 1. Contracción bilateral de los músculos ciliares para aumentar el poder dióptrico del cristalino (ver EL OJO COMO INSTRUMENTO ÓPTICO). 2. Contracción de ambas pupilas, que tiene como resultado reducir las aberraciones esférica y cromática (ver EL OJO COMO INSTRUMENTO ÓPTICO). 3. Contracción de los rectos internos (músculos extraoculares) para producir convergencia. Solamente las respuestas 2) y 3) pueden evaluarse objetivamente. Visión: Retina, vías y centros Dr. Fernando D. Saraví 14 El reflejo de acomodación se inicia en los fotorreceptores retinianos y sigue la vía óptica a la corteza occipital. Allí se detecta la naturaleza borrosa de la imagen visual. Las eferencias descienden al complejo motor ocular del tallo cerebral que controla los músculos extraoculares (estriados), y al núcleo de Edinger-Westphal, que regula la actividad del músculo ciliar y del esfínter radial del iris. La acomodación y la miosis pueden inducirse también con visión monocular. Inervación simpática La inervación simpática (Fig. 20) parte del hipotálamo, desde el cual las neuronas centrales descienden y establecen sinapsis con neuronas preganglionares simpáticas (colinérgicas) cuyos somas se encuentran en la columna intermediolateral de la médula espinal, a nivel de la primera vértebra torácica (T1), y ascienden por las cadenas ganglionares hasta el ganglio cervical superior, que se halla a la altura de la segunda vértebra cervical (C2), que corresponde aproximadamente al nivel de bifurcación de la carótida. En el ganglio cervical superior se encuentra el soma de las neuronas postganglionares. Estas neuronas secretan noradrenalina, que activa -adrenoceptores en el músculo radial del iris, causando su contracción, lo cual dilata la pupila. La alteración de esta vía ocurre con cierta frecuencia debido a procesos tumorales, inflamatorios o traumáticos que afectan el ganglio cervical superior, causando el síndrome de Claude Bernard-Horner (o simplemente de Horner). El síndrome de Horner también puede ser congénito. Este síndrome (Fig. 21) se caracteriza porque el paciente presenta, del lado afectado: 1. Miosis pupilar. 2. Respuesta lenta (“perezosa”) de la pupila al reflejo fotomotor. 3. Reducción de la hendidura palpebral. 4. Enoftalmos (ojo aparentemente hundido). 5. Vasodilatación conjuntival (no siempre). 6. Pérdida del reflejo cilioespinal. Algunos de estos síntomas se relacionan directamente con la pérdida del tono simpático sobre las estructuras involucradas. La miosis pupilar se debe a la falta de tono simpático sobre el músculo radial del iris. La reducción de la hendidura palpebral se debe a la ausencia del tono simpático del músculo liso palpebral (de Müller). Esto provoca un leve descenso del párpado superior (ptosis) y un leve ascenso del párpado inferior. La vasodilatación conjuntival puede asimismo atribuirse a la ausencia de actividad de fibras vasoconstrictoras simpáticas. El reflejo cilioespinal consiste en la dilatación pupilar isolateral cuando se aplica un estímulo doloroso en el cuello, el tronco o los miembros. Su ausencia en el síndrome de Claude Bernard-Horner se debe a la lesión en las fibras simpáticas que inervan el efector (músculo radial del iris). Fig. 20 Fig. 21
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