Fisiología DE LA Visión (OJO) - Guyton PDF

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Medicina por Apolo

EL OJO: ÓPTICA DE LA VISIÓN Principios físicos de la óptica. Refracción de la luz: Índice de refracción de una sustancia transparente. Los rayos de luz se propagan por el aire con una velocidad cercana a 300.000 km/s pero viajan con mayor lentitud a través de sólidos y líquidos. El índice de refracción de una sustancia transparente corresponde a la relación entre la velocidad de la luz por el aire y por dicha sustancia. El índice de refracción del propio aire es de 1.00 Refracción de los rayos de luz en la superficie de contacto entre dos medios con índices de refracción distintos. Cuando las ondas de luz que se propagan formando un haz inciden sobre una superficie de contacto perpendicular a dicho haz, las ondas penetran en el segundo medio de refracción sin desviarse de su curso. El único efecto que se produce es una disminución de su velocidad de propagación y un acortamiento de su longitud de onda. En cambio, si las ondas de luz atraviesan una superficie de contacto inclinada, éstas se desvían si los índices de refracción de los dos medios difieren. La dirección en la que se propaga la luz es siempre perpendicular al plano del frente de onda. La desviación de los rayos de luz al atravesar una superficie de contacto inclinada se conoce como REFRACCIÓN. El grado de refracción se incrementa en función de: 1) La relación entre los dos índices de refracción de los dos medios transparentes. 2) El grado de angulación entre la superficie de contacto y el frente de la onda que penetra. LAS LENTES CONVEXAS CONVERGEN LOS RAYOS DE LUZ. Los rayos de luz que atraviesan el centro de la lente inciden sobre ella de forma exactamente perpendicular a su superficie y la atraviesan sin ser refractados. A medida que se alejan del centro, los rayos de luz inciden sobre una superficie cada vez más inclinada. Por tanto, los rayos más externos se inclinan cada vez más hacia el centro, lo que recibe el nombre de convergencia. Si la lente posee exactamente la curvatura adecuada, los rayos de luz paralelos que atraviesan la lente por diversos puntos se desviarán justo lo suficiente para que todos ellos pasen por un único punto que recibe el nombre de punto focal. LAS LENTES CONCAVAS DIVERGEN LOS RAYOS DE LUZ. Los rayos que atraviesan el centro de la lente inciden sobre una superficie de contacto perpendicular al haz, y por tanto no se refractan, los rayos de luz periféricos divergen de los rayos de luz que pasan por el centro de la lente. LAS LENTES CILÍNDRICAS DESVÍAN LOS RAYOS DE LUZ EN UN SOLO PLANO; COMPARACION CON LAS LENTES ESFÉRICAS. La lente cilíndrica desvía los rayos de luz que llegan a ambos lados de la lente pero no los que inciden arriba o abajo. La desviación se produce en un plano pero no en el otro. Los rayos paralelos se desvían para formar una línea focal. Por el contrario, los rayos de luz que atraviesan la lente esférica se refractan por todos los bordes de la lente (en ambos planos) hacia el rayo central, y todos los rayos convergen en un PUNTO FOCAL. Las lentes cilíndricas cóncavas divergen los rayos de luz en un solo plano, las convexas convergen los rayos de luz en un solo plano. 2 lentes cilíndricas cruzadas perpendicular = efecto que una lente esférica. Distancia focal de una lente La distancia de una lente convergente a la que los rayos paralelos convergen en un punto focal común recibe el nombre de DISTANCIA FOCAL de la lente. La relación entre la distancia focal de la lente, la distancia hasta la fuente puntual de luz y la distancia de enfoque se expresa mediante la siguiente fórmula: 1= 1+1 1

Medicina por Apolo f a b f= distancia focal de la lente para los rayos paralelos a= distancia entre la fuente puntual de luz y la lente b= distancia de enfoque al otro lado de la lente. Formación de una imagen por una lente convexa. Los rayos de luz procedentes de cada una de las fuentes puntuales de luz llegan a un punto focal al otro lado de la lente que forma una línea recta con la fuente puntual y con el centro de la lente. Medición del poder de refracción de una lente. Dioptría. Cuanto más desvía una lente los rayos de luz, mayor es su poder de refracción. Este poder de refracción se mide en dioptrías. El poder de refracción en dioptrías de una lente convexa es igual a 1 metro dividido por su distancia focal. El poder de refracción de una lente cóncava no se puede expresar en función de la distancia focal hasta la lente, ya que los rayos divergen en lugar de converger en un punto. Sin embargo, si una lente cóncava diverge los rayos de luz en la misma proporción que los converge una lente convexa de 1 dioptría, se dice que la lente cóncava tiene una fuerza dióptrica de -1. Y así sucesivamente, porque las lentes cóncavas neutralizan el poder de refracción de las lentes convexas.

ÓPTICA DEL OJO El ojo como una cámara. El ojo se asemeja desde el punto de vista óptico a una cámara fotográfica normal. Posee un sistema de lentes, un sistema de apertura variable (la pupila) y una retina que equivale a la película. El sistema de lentes del ojo se compone de cuatro interfases (o superficies de contacto) de refracción: 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. El aire tiene un índice de refracción de 1, la córnea de 1,38, el humor acuoso de 1,33, el humor vítreo de 1,34 y el cristalino de 1,40. Ojo reducido. Si se suman todas las superficies de refracción del ojo y se consideran como una única lente, se denomina ojo reducido. Y tiene una única superficie de refracción con un punto central ubicado 17 mm delante de la retina, y con un poder de refracción total de 59 dioptrías cuando el cristalino está acomodado para la visión lejana. La importancia del cristalino consiste en que su curvatura puede incrementarse para proporcionar “acomodación”. Formación de una imagen sobre la retina. El sistema de lentes del ojo puede enfocar una imagen en la retina. La imagen del objeto aparece totalmente invertida. La mente percibe los objetos en posición normal debido a que el cerebro está capacitado para considerar normal una imagen invertida. Mecanismo de acomodación. El poder de refracción del cristalino infantil puede aumentarse voluntariamente desde 20 dioptrías hasta unas 34; esto supone una acomodación total de 14 dioptrías. Para lograrlo, la forma del cristalino cambia de una lente moderadamente convexa hacia otra muy convexa. En una persona joven, el cristalino se compone de una cápsula elástica resistente llena de líquido proteináceo y viscoso aunque transparente. Cuando el cristalino está relajado sin ninguna tensión sobre la cápsula adopta una forma casi esférica, que se debe principalmente a la retracción elástica de la cápsula. Sin embargo, hay unos 70 ligamentos suspensorios anclados alrededor del cristalino que tiran de sus bordes hacia el perímetro externo del globo ocular. Estos ligamentos siempre están tensos gracias a sus inserciones en el borde anterior de la 2

Medicina por Apolo coroides y la retina. La tensión de los ligamentos determina que el cristalino se mantenga aplanado cuando el ojo se encuentra en situación de reposo normal. Junto a las inserciones de los ligamentos se encuentra el músculo ciliar, que consta de dos grupos distintos de fibras del músculo liso: fibras meridionales y las circulares. Las meridionales se extienden desde los extremos periféricos de los ligamentos suspensorios hasta la unión esclerocorneal. Cuando estas fibras musculares se contraen, las inserciones periféricas del cristalino se desplazan hacia delante y hacia el centro en dirección a la córnea, por lo que liberan la tensión del cristalino. Las fibras circulares están dispuestas alrededor de las inserciones de los ligamentos, y se contraen, y se produce una acción similar a la de un esfínter, es decir, disminuye el diámetro del círculo formado por las inserciones de los ligamentos, con ello los ligamentos tiran menos de la cápsula del cristalino. Y el cristalino adopta una forma más esférica. La acomodación está controlada por los nervios parasimpáticos. El músculo ciliar está controlado casi por completo por señales nerviosas parasimpáticas transmitidas al ojo a través del tercer par craneal desde el núcleo del tercer nervio craneal en el tronco del encéfalo. Esta estimulación produce la contracción del músculo ciliar. Esto relaja los ligamentos del cristalino, le confiere un mayor grosor y aumenta su poder de refracción, por lo que el ojo es capaz de enfocar objetos mucho más próximos que cuando tiene menos poder de refracción. Presbicia: con la edad el cristalino crece en longitud y grosor y pierde mucha elasticidad, en parte debido a la desnaturalización progresiva de sus proteínas. El poder de acomodación disminuye desde unas 14 dioptrías a los 45-50 años hasta 0 a los 70 años. A partir de entonces el cristalino es prácticamente incapaz de acomodar, enfermedad que se conoce como presbicia.

El diámetro pupilar. La principal función del iris es incrementar la cantidad de luz que penetra en el ojo en la oscuridad y disminuirla cuando hay mucha luminosidad. La cantidad de luz que penetra en el ojo a través de la pupila es proporcional al área de la pupila o al cuadrado del diámetro pupilar. La pupila del ojo humano puede disminuir su diámetro hasta aprox. 1.5 mm y aumentarlo hasta 8 mm, por tanto, la cantidad de luz que penetra en el ojo varía unas 30 veces como resultado de los cambios de la apertura pupilar. La distancia de enfoque del sistema de lentes oculares aumenta al disminuir el diámetro pupilar. Cuando un sistema de lentes tiene una gran distancia de enfoque, resulta posible desplazar considerablemente la retina del plano focal o variar notablemente la potencia normal de la lente sin que la imagen pierda su nitidez, en cambio, cuando un sistema de lentes tiene una corta distancia de enfoque, el mínimo desplazamiento de la retina fuera del plano focal da lugar a una imagen muy borrosa. La mayor distancia de enfoque posible se logra cuando la pupila alcanza su tamaño mínimo. La causa reside que con una apertura muy pequeña todos los rayos pasan muy cerca del centro del cristalino, y los rayos más centrales están siempre enfocados. Errores de refracción. o Emetropía (visión normal): Cuando los rayos de luz paralelos procedentes de objetos distantes se enfocan con nitidez sobre la retina cuando el músculo ciliar está completamente relajado. El ojo emétrope puede ver todos los objetos distantes con claridad estando el músculo ciliar relajado. Para enfocar objetos a corta distancia el ojo necesita contraer su músculo ciliar para proporcionar el grado de acomodación adecuado. o Hipermetropía: obedece a un globo ocular demasiado corto, pero, en ocasiones, se debe a un sistema de lentes poco potente. En esta afección, el sistema de lentes con el cristalino relajado no desvía lo suficiente los rayos de luz paralelos para enfocarlos cuando llegan a la retina. Para subsanar esta anomalía, el músculo ciliar debe contraerse y aumentar la fuerza del cristalino. La 3

Medicina por Apolo persona hipermétrope es capaz de enfocar objetos distantes sobre la retina mediante la acomodación. o Miopía (cortedad de vista): El músculo ciliar está completamente relajado, los rayos de luz procedentes de objetos distantes se enfocan delante de la retina. La causa reside, en un globo ocular demasiado largo, pero a veces obedece a un poder de refracción excesivo del sistema de lentes. Esta persona no puede enfocar con nitidez los objetos distantes sobre la retina. AGUDEZA VISUAL La luz procedente de un punto distante debería ser infinitamente pequeña al enfocarla sobre la retina. Aunque como el sistema de lentes del ojo no es perfecto, esta mancha retiniana tiene un diámetro total de unas 11 micras incluso con la máxima resolución del sistema óptico normal. La luminosidad es máxima en el centro de la mancha y se pierde de forma gradual hacia los bordes. El diámetro medio de los conos de la fóvea de la retina, la parte central de la retina donde la visión está más desarrollada, es aproximadamente de 1.5 micras. Como la mancha luminosa tiene un punto central brillante y bordes difuminados, una persona puede distinguir dos puntos distintos si sus centros sobre la retina distan al menos 2 micras. La agudeza visual normal del ojo humano para discriminar entre fuentes de luz puntuales es de unos 25 segundos de arco. La fóvea mide menos de 0,5 mm de diámetro, lo que significa que la agudeza visual se obtiene en menos de dos grados de campo visual. Fuera de la fóvea, la agudeza visual se reduce de forma progresiva y disminuye más de 10 veces a medida que se aproxima a la periferia. Esto se debe a la conexión de muchos conos y bastones a la misma fibra del nervio óptico en las zonas no foveales y periféricas de la retina.

Determinación de la distancia entre el objeto y el ojo. Percepción de profundidad. El aparato visual normalmente percibe la distancia, fenómeno denominado percepción de profundidad, a través de tres medios: 1) El tamaño de la imagen retiniana de objetos conocidos. 2) El fenómeno del paralaje en movimiento. 3) El fenómeno de la estereopsia. 1. El cerebro ha aprendido a calcular automáticamente la distancia de los objetos a partir del tamaño de su imagen cuando se conocen sus dimensiones. 2. Si una persona mira a lo lejos sin mover los ojos, no percibe ningún paralaje en movimiento, pero cuando mueve la cabeza a un lado o al otro, las imágenes de los objetos cercanos se mueven rápidamente por la retina mientras que las imágenes de los objetos distantes permanecen prácticamente inmóviles. 3. Visión binocular. Debido a que los ojos distan algo de 5cm, las imágenes sobre las dos retinas son distintas, un objeto que se encuentre a 2.5 cm del puente de la nariz forma una imagen en la porción temporal de la retina de cada ojo, mientras que un objeto pequeño a 6m de la nariz forma su imagen sobre un punto que se corresponde justamente con el centro de cada retina. Este mecanismo es el que confiere a las personas con 2 ojos una capacidad mayor de calcular distancias relativas cuando los objetos están cerca que a las personas que sólo tengan un ojo. Oftalmoscopio: instrumento mediante el cual un observador puede observar el ojo de otra persona y ver la retina con claridad. SISTEMA HUMORAL DEL OJO. LIQUIDOS INTRAOCULARES. El ojo está lleno de líquido intraocular que mantiene una presión suficiente en el globo ocular para conservarlo distendido. Está el humor acuoso que se halla delante y a los lados del cristalino y el humor 4

Medicina por Apolo vítreo, entre la superficie posterior del cristalino y la retina. El humor vítreo a veces llamado cuerpo vítreo es una masa gelatinosa que se mantiene unida por un fino entramado fibrilar compuesto por moléculas alargadas de proteoglucanos. El humor acuoso se forma y se reabsorbe continuamente. El equilibrio entre la producción y la reabsorción regula el volumen y la presión totales del líquido intraocular. Formación del humor acuoso por el cuerpo ciliar. Se forma en el ojo a una velocidad media de 2 a 3 microlitros por minuto. Casi toda esta cantidad se secreta por los procesos ciliares. Que son pliegues lineales que sobresalen desde el cuerpo ciliar hacia el espacio situado detrás del iris. La superficie de estos procesos están revestidas por células epiteliales muy secretoras, e inmediatamente debajo existe una zona muy vascularizada. La secreción comienza con el transporte activo de iones sodio hacia los espacios entre las células epiteliales. Arrastran consigo iones cloruro y bicarbonato para mantener la neutralidad eléctrica. Estos iones juntos provocan la ósmosis de agua desde los capilares subyacentes hacia los mismos espacios intercelulares epiteliales, y la solución resultante fluye desde los espacios hacia la superficie de los procesos ciliares. Evacuación del humor acuoso del ojo: Una vez formado por los procesos ciliares, fluye, entre los ligamentos del cristalino y, a través de la pupila hasta la cámara anterior del ojo. Ahí, se dirige al ángulo formado por la córnea y el iris, después atraviesa un entramado de trabéculas y entra en el conducto de Schlemm, que desemboca en las venas extraoculares. El conducto de Schlemm es un vaso sanguíneo venoso, aunque en condiciones normales entra en él tanta cantidad de humor acuoso que sólo se llena con este. Las pequeñas venas que discurren entre el conducto de Schlemm y otras venas más grandes del ojo, sólo contienen humor acuoso y reciben el nombre de venas acuosas. Presión intraocular: la normal media es de aproximadamente 15 mm Hg y oscila entre 12 y 20. Se mide por medio de un tonómetro. Glaucoma: Enfermedad del ojo en que la presión intraocular aumenta de forma patológica. Elevándose a 60-70 mm Hg. Puede ser causa de ceguera (no es normal que la presión este por encima de 20-30 mm Hg)

EL OJO: Función receptora y neural de la retina. La retina es la parte del ojo sensible a la luz que contiene los conos y los bastones. Cuando estos se excitan se transmiten señales a través de capas sucesivas de neuronas en la propia retina y a las fibras del nervio óptico y a la corteza cerebral. Una vez que la luz ha atravesado el sistema de lentes oculares y el humor vítreo, penetra en la retina desde dentro, primero atraviesa las células ganglionares, y luego las capas plexiformes y las capas nucleares; por último, llega a la capa de bastones y conos, localizados en toda la cara externa de la retina. Esta 5

Medicina por Apolo distancia mide varias micras, por lo que la agudeza visual disminuye. La región foveal de la retina y su importancia en la visión aguda. Fóvea  ocupa un área total de poco más de 1 milímetro cuadrado y que está especialmente capacitada para la visión aguda y detallada. La parte central de la fóvea, de solo 0,3 mm de diámetro, recibe el nombre de fóvea central, esta zona se compone casi por completo de conos. En esta zona además los vasos sanguíneos, las células ganglionares, la capa nuclear interna y las plexiformes se encuentran desplazadas lateralmente en lugar de descansar sobre los conos. Esto permite que la luz llegue a los conos sin obstáculos. Los bastones miden de 2 y 5 micras mientras que los conos entre 5 y 8 micras de diámetro. En la fóvea los conos son muy finos y su diámetro es de 1,5 micras. Capa pigmentaria de la retina. La melanina, el pigmento negro de la capa pigmentaria, impide la reflexión de luz por todo el globo ocular, lo que supone un aspecto vital para la visión nítida. Esta capa también almacena grandes cantidades de vitamina A, que es un precursor importante de los pigmentos fotosensibles. El aporte sanguíneo de la retina: la arteria central de la retina y la coroides. La sangre que nutre las capas internas de la retina procede de la arteria central de la retina, que penetra en el globo ocular a través del Nv. Óptico y luego se divide para llegar a toda la superficie interna de la retina. A su vez, la capa más externa de la retina se encuentra unida a la coroides, un tejido muy vascularizado entre la retina y la esclera, da aporte de oxígeno a las capas externas de la retina, así como de nutrientes, a través de sus vasos sanguíneos. Excitación del bastón cuando se activa la rodopsina. El potencial del receptor del bastón es hiperpolarizante, no despolarizante. La excitación del bastón origina un aumento de la negatividad del potencial de membrana del bastón que supone un estado de hiperpolarización, lo que significa que el interior de la membrana del bastón es más negativo de lo normal. Cuando además la rodopsina se descompone, disminuye la conductancia de la membrana del bastón para los iones Na+ en el segmento externo del bastón. Esto provoca la hiperpolarización de toda la membrana del bastón. En condiciones normales el bastón tiene -40 mV. Cuando se produce la hiperpolarización, alcanza con una energía lumínica máxima a -70, -80 mV. Cuando llega la luz al receptor la hiperpolarización transitoria alcanza su máximo en 0,3 segundos aproximadamente y dura más de 1 segundo. En los conos la velocidad de estos cambios se cuadruplica. Los conos son combinaciones de la proteína fotopsina y el pigmento retinal. Adaptación a la luz y a la o...