La vista
La visión es un sentido. El sentido de la vista permite que el cerebro primera parte del sistema visual se encargue de formar la imagen óptica del estímulo visual en la retina (sistema óptico). Esta es la función que cumplen la córnea y el cristalino del ojo.
Las células de la retina forman el sistema sensorial del ojo. Las primeras en intervenir son los fotorreceptores, los cuales capturan la luz que incide sobre ellos. Sus dos tipos son los conos y los bastones. Otras células de la retina se encargan de transformar dicha luz en impulsos electroquímicos y en transportarlos hasta el nervio óptico. Desde allí, se proyectan a importantes regiones como el núcleo geniculado lateral y la corteza visual del cerebro.
Figura 2: componentes principales del ojo.
En el cerebro comienza el proceso de reconstruir las distancias, colores, movimientos y formas de los objetos que nos rodean.
La visión se nutre de múltiples fuentes de información para interpretar el mundo que nos rodea. Así, el uso de dos ojos permite la visión binocular, con la cual podemos percibir la distancia a la que se encuentra un objeto o la diferencia entre el movimiento de un pájaro y el movimiento del fondo de matorrales sobre el que sitúa nos permite distinguir al animal portando una ramita.
Figura 3.
El ojo es el órgano encargado de la recepción de los estímulos visuales, cuenta con una arquitectura exquisita y altamente especializada producto de millones de años de evolución en los animales. El Globo ocular posee tres envolturas, que de afuera hacia adentro son:
1. Túnica Fibrosa Externa: Que se compone de dos regiones
- Esclerótica: que es blanca y opaca, con fibras colágenas tipo I entremezcladas con fibras elásticas; avascular, que brinda protección a las estructuras internas, y estabilidad. Cubre la mayor parte del globo ocular, eccepto en una pequeña región anterior.
- Córnea; Es una prolongación anterior transparente, avascular pero muy inervada de la esclerótica, que abulta hacia delante el ojo. Es ligeramente más gruesa que la esclerótica.
2. Túnica Vascular Media (úvea): Está conformada por tres regiones, la coroides, el cuerpo ciliar y el iris.
- Coroides; es la porción posterior Pigmentada de la túnica vascular media, la cual se une a la esclerótica laxamente y se separa del cristalino mediante la membrana de Bruch.
Figura 4: secciones del ojo, en esta foto se observa el ojo seccionado con los nombres de cada seccion, esta por ejemplo la esclerotica, la cornea, el nervio optico etc.
- Cuerpo Ciliar; Es una prolongación cuneiforme, que se proyecta hacia el cristalino y se ubica en la luz del ojo entre el iris (anterior) y el humor vitreo (posterior). El Cristalino es una lente biconvexa transparente localizado justa atrás de la pupila, cuya función es la regulación del enfoque de los rayos de luz, para que incidan adecuadamente en la retina.
- Iris; es la extensión anterior pigmentada de la coroides, cuya función es regular la entrada de luz al ojo mediante la contracción o distensión de la pupila.
3. Retina o Túnica Neural: se compone de 10 capas, que desde el exterior al interior del globo se denominan:
Retina
Como ya se mencionó la retina posee 10 capas, la luz debe atravesar casi todas estas capas para llegar hasta donde se ubican los conos y los bastones, que son las células especializadas en la recepción de los estímulos visuales, y la transformación de estas señales en impulsos nerviosos que llegaran a construir imágenes, formas, colores, tonos, y movimientos en el cerebro. Además de conos y bastones la retina posee una compleja red de neuronas, los conos y bastones próximos a la coroides establecen sinapsis con las células bipolres y estas con las ganglionares (difusas y enanas), cuyos axones convergen y salen del ojo para conformar el nervio óptico. Otras neuronas llamada células horizontales conectan células receptoras entre sí, mientras que otro grupo de células, las amacrinas, son también interneuronas cuyos núcleos se ubican en la capa nuclear interna y lanzan sus prolongaciones hacia la capa plexiforme interna.
El nervio óptico sale del globo ocular cerca del punto más posterior del ojo junto con los vasos retinianos, en un punto conocido como papila óptica, en donde no existen receptores visuales, por lo que constituye un punto ciego. Por el contrario también existe un punto con mayor agudeza visual localizado cerca del polo posterior del ojo, denominada mácula lútea, de aspecto amarillento, y en la cual se encuentra la fóvea central, que es una porción delgada retina(hay muy pocas células sobre los receptores) de carente de bastones pero con mayor densidad de conos. Es por ello que al fijar la atención visual en un objeto determinado, la luz del objeto se hace incidir sobre la fóvea.
Figura 6: en esta imagen se pueden ver neuronas como celulas receptoras de estimulos.
Células receptoras
Las células receptoras son los conos y los bastones. Los conos se relacionan con la visión en colores la visión diurna, y los bastones con la visión nocturna. existen más de 100 millones de bastones en el ojo humano, y cerca de 4 millones de conos. Cada bastón se divide en un segmento externo y uno interno, el que a su ves posee una región nuclear y una región sináptica. En el segmento externo unos discos llamados discos contienen compuestos fotosensibles en sus membranas, que responden a la luz provocando una serie de reacciones que inicán potenciales de acción.
Los conos también poseen estos segmentos, a diferencia de los conos, su región exterior tiene una conformación distinta, mediante el plegamiento de su membrana se da lugar a la formación de los sacos, en cuyas membranas también se encuentran pigmentos fotosensibles.
Las células receptoras son los conos y los bastones. Los conos se relacionan con la visión en colores la visión diurna, y los bastones con la visión nocturna. existen más de 100 millones de bastones en el ojo humano, y cerca de 4 millones de conos. Cada bastón se divide en un segmento externo y uno interno, el que a su ves posee una región nuclear y una región sináptica. En el segmento externo unos discos llamados discos contienen compuestos fotosensibles en sus membranas, que responden a la luz provocando una serie de reacciones que inicán potenciales de acción.
Los conos también poseen estos segmentos, a diferencia de los conos, su región exterior tiene una conformación distinta, mediante el plegamiento de su membrana se da lugar a la formación de los sacos, en cuyas membranas también se encuentran pigmentos fotosensibles.
Figura 7: Conos, celulas fotosensibles.
Compuestos fotosensibles
Los compuestos fotosensibles en la mayoría de los animales así como en los humanos se componen de una proteína llamada opsina, y retineno-1 que es un aldehído de la Vitamina A1. La Rodopsina es el pigmanto fotosensible de los bastones, cuya opsina se llama escotopsina. La rodopsina capta luz con una sensibilidad máxima en los 505 nm de longitud de onda, esta luz incidente hace que la rodopsina cambie su conformación estructural, produciendo una cascada de reacciones que amplifican la señal, y crean un potencial de acción que se desplazará a través de las fibras nerviosas, y que el cerebro interpretará como luz.
Los compuestos fotosensibles en la mayoría de los animales así como en los humanos se componen de una proteína llamada opsina, y retineno-1 que es un aldehído de la Vitamina A1. La Rodopsina es el pigmanto fotosensible de los bastones, cuya opsina se llama escotopsina. La rodopsina capta luz con una sensibilidad máxima en los 505 nm de longitud de onda, esta luz incidente hace que la rodopsina cambie su conformación estructural, produciendo una cascada de reacciones que amplifican la señal, y crean un potencial de acción que se desplazará a través de las fibras nerviosas, y que el cerebro interpretará como luz.
En los humanos hay tres tipos de conos, que responden con mayor intensidad a la luz con longitudes de onda de 440, 535 y 565 nm. Los tres tipos de conos poseen retineno-1, y una opsina que posee una estructura característica en cada tipo de cono. Luego mediante un proceso similar al de los bastones los impulsos nerviosos provenientes de la estimulación de estos receptores, llegan a la corteza visual, donde son interpretados como una amplia gamma de colores y tonalidades, formas y movimiento.
Figura 8: conos y bastones en la retina, compuestos fotosensibles.
El nervio óptico se forma por la reunión de los axones de las células ganglionares. El nervio óptico sale cerca del polo posterior del ojo y se dirige hacia atrás y medialmente, para unirse en una estructura denominada quiásma óptico, en donde las fibras provenientes de las hemirretinas externas se mantienen en las cintillas ópticas correspondientes a su mismo lado, mientras que las fibras de las hemirretinas nasales, cruzan a la cintilla óptica del lado opuesto. Luego las cintillas ópticas se dirigen a los cuerpos geniculados mediales (localizados en la cara posterior del tálamo), y se reúnen nuevamente en el haz geniculocalcarino, que se dirige hacia el lóbulo occipital de la corteza cerebral, para distribuirse en la región que rodea la cisura calcarina, correspondiente a las áreas de Brodmann,17, 18 y 19, area visual primaria y asociativas respectivamente. En su recorrido estas fibras brindan pequeñas ramas, hacia el núcleo supraquiasmático del hipotálamo.
- Capa nuclear externa
- Capa plexiforme externa
- Capa nuclear interna
- Capa plexiforme interna
- Capa de células ganglionares
- Capa de fibras del nervio óptico
- Membrana limitante interna
- Capa plexiforme externa
- Capa nuclear interna
- Capa plexiforme interna
- Capa de células ganglionares
- Capa de fibras del nervio óptico
- Membrana limitante interna
Además de estas capas, el ojo posee cavidades:
- Cavidad vítrea; que contiene el humór vítreo, y se ubica detrás del cristalino, conformando el núcleo transparente, gelatinoso del globo ocular.
- Cámara posterior; ubicada delante del cristalino, y posterior al iris, contiene humór acuoso.
- Cámara anterior; ubicada entre la córnea (hacia adelante) y el iris y cristalino (atrás) también contiene humor acuoso.
Luz Visible
La luz visible es una de las formas como se desplaza la energía. Las ondas de luz son el resultado de vibraciones de campos eléctricos y magnéticos, y es por esto que son una forma de radiación electromagnética (EM). La luz visible es tan sólo uno de los muchos tipos de radiación EM, y ocupa un pequeño rango de la totalidad del espectro electromagnético . Sin embargo, podemos percibir la luz directamente con nuestros ojos, y por la gran importancia que tiene para nosotros, elevamos la importancia de esta pequeña ventana en el espectro de rayos EM.
Las ondas de luz tienen longitudes de onda entre 400 y 700 nanómetros (4 000 y 7 000 Å). A medida que el arcoiris se llena de matices, nuestros ojos perciben diferentes longitudes de ondas de luz. La luz roja tiene longitudes de onda relativamente largas, aproximadamente 700 nm (10-9 metros) de largo. La luz azul y la luz morada tienen ondas cortas, aproximadamente 400 nm. Las ondas más cortas vibran a mayores frecuencias, y tienen energías más elevadas. Las luz roja tiene una frecuencia aproximada de 430 terahertz, mientras que la frecuencia de la luz azul es de aproximadamente 750 terahertz. Los fotones rojos tienen aproximadamente 1.8 electrón-Volt(eV) de energía, mientras que cada fotón azul transmite aproximadamente 3.1 eV.
Los vecinos de la luz visible en el espectro EM son la radiación infrarroja de un lado, y luz ultravioleta del otro lado. La radiación infrarroja tiene longitudes de ondas más largas que la luz roja, es por esto que oscila a una frecuencia menor y lleva consigo menor energía. La radiación ultravioleta tiene longitudes de ondas más cortas que la luz azul o violeta, por lo que oscila más rápidamente, y porta mayor cantidad de energía por protón que la luz visible.
La luz viaja a la increíble velocidad de 299 792 458 kilometros por segundo (aproximadamente 186 282.4 millas por segundo). A esta increíble velocidad, ¡la luz podría girar más de siete veces alrededor de la Tierra en cada segundo!. La letra "c" minúscula se usa en las ecuaciones para representar la velocidad de la luz, como es el caso de la famosa relación entre energía y materia de Einstein: "E = mc2". Todas las formas de ondas electromagnéticas, incluyendo los rayos X y las ondas de radio , y todas las demás frecuencias a lo largo del espectro EM, también viajan a la velocidad de la luz. La luz viaja más rapidamente en el vacío, y se mueve más lentamente en materiales como agua o vídrio.
Fotoquimica de la vision
El sistema visual proporciona características cuantitativas y cualitativas de forma, dirección y velocidad de los objetos del mundo exterior a partir de los rayos de luz, que son energía electromagnética radiante compuesta por partículas denominadas fotones. Para que el proceso de la visión ocurra es necesario que la energía luminosa atraviese los medios transparentes y refringentes del ojo y llegue a la retina donde se transforma en señal eléctrica mediante procesos bioquímicos de fototransducción, que se llevan a cabo en los pigmen-tos visuales oculares e implican cambios iónicos en el potencial de membrana de los fotorreceptores mediados por GMPc y Na+ (hiperpolarización de cono y/o bastón).Así, la sucesión de eventos bioquímicos en la transducción visual determina el cambio de energía luminosa en impulsos continuos que serán transmitidos de la retina al cerebro como un patrón de potenciales de acción que, al llegar a la corteza visual, generarán la percepción del objeto.En el presente trabajo se resumen los mecanismos de transducción retiniana como fenómeno primario de la sensopercepción visual.
Vision a color.
La visión de los colores es función del ojo adaptado a la luz y depende de los conos retinianos. Cuando la iluminación se reduce los objetos pierden el color según un orden determinado: rojo, amarillo, verde y azul. En oscuridad los colores dejan de percibirse y solo se distinguen matices, de gris, negro y blanco azulado; esta información es suministrada por los bastoncillos.
La luz está formada por radiaciones que cuando llegan al ojo producen sensaciones coloreadas diversas, según su longitud de onda, su intensidad, etc.
1.- Serie Cromática: Los colores visibles están contenidos en el espectro solar y ordenados según su longitud de onda, constituyendo la serie cromática de siete colores: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, índigo y violeta.
Cada color tiene unas características que lo individualizan, según su tono, brillo y pureza.
a) Tono son los diferentes colores que vemos diariamente, cada tono tiene su propia longitud de onda con nuevas propiedades
Rojo....................... 723 – 647 mm2
Amarillo.................. 585 – 575 “
Verde....................... 575 – 492 “
Verde....................... 575 – 492 “
b) Luminosidad y brillo, cada tono tiene varias luminosidades para el observador, que depende de la intensidad de la radiación, si es muy grande resulta molesta para el ojo.
c) Saturación o pureza. Depende de la cantidad de blanco mezclada al color, cuanto menos blanco tenga será mas saturado o puro. La saturación se investiga con el espectroscopio.
2.- Mezclas o fusión de los colores. Mezcla se refiere a la de luces espectrales o discos rotatorios coloreados y no a la de pigmentos porque la de estos da lugar a reacciones diversas con nuevas propiedades.
Cuando las radiaciones que pertenecen a dos o más colores caen sobre un mismo punto de la retina producen una sensación diferente a la de cada uno por separado.
a) Colores primarios: rojo, verde y azul, porque sumados en ciertas proporciones dan la sensación de blanco o la de cualquier color del espectro.
b) Colores complementarios: se denomina así a dos colores diferentes cuyas luces mezcladas en proporción adecuada dan la sensación de blanco. Todos los colores del espectro tienen su complementario a excepción del verde:
Rojo -> Azul verdoso
Amarillo -> Azul índigo
Amarillo verdoso -> Violeta
c) Fusión de pares de colores no complementarios: La mezcla de dos colores del espectro separados por un intervalo menor que el de los complementarios crea un nuevo tono intermedio entre ambos.
Si los dos colores están mas alejados que los complementarios, se origina el púrpura. Este tono, no existe en el espectro, se obtiene mezclando el rojo y el violeta.
3.- Serie acromática. Se designa así al color blanco y al negro y a la serie intermedia de grises. La sensación de blanco deriva de la fusión de radiaciones en proporción adecuada. La de negro no esta tan claro; según algunos no es una sensación porque los cuerpos negros no reflejan la luz, se debería a la falta de estímulo en esa zona de la retina.
Características de la recepción
En la percepción de las radiaciones luminosas deben recordarse algunas particularidades del mecanismo receptor.
En la percepción de las radiaciones luminosas deben recordarse algunas particularidades del mecanismo receptor.
1.- El ojo como órgano receptor
Cada color primario es percibido por una zona determinada de la retina. Hay cuatro zonas dispuestas en forma de anillos concéntricos con suaves límites de transición. De adentro hacia fuera son: la zona del verde, la del rojo, la del azul y la del blanco. La zona del verde percibe todos los colores por lo que decimos que es tricromática; la segunda es dicromática porque no percibe el verde y la última solamente capta a este.
Otra particularidad del ojo es su aberración cromática: la luz blanca, al refractarse, desvía en forma desigual a los rayos que la componen; los que tienen menos longitud de onda son los que más se inclinan y forman su foco mas adelante al atravesar una lente. Los rayos mas cortos establecen su foco por delante y los más largos por detrás. La aberración cromática se corrige en parte por la actividad del iris que estrecha la abertura pupilar y elimina los rayos del margen del cristalino, que son los que más se desvían.
2.- Sensibilidad
Límites del espectro visible. En el espectro solar se ven todos los colores intermedios entre el rojo que está en un extremo y el violeta que está en el otro. Por fuera del rojo hay radiaciones infrarrojas que no son visibles por los pigmentos retinianos. Más allá del violeta se hallan las radiaciones ultravioletas. Las comprendidas entre 360 y 320 mm son fluorescentes dentro del ojo y se tornan visibles. Con la edad el espectro se acorta cada vez más del lado del violeta, absorbido por el color amarillento que toma el cristalino.
Umbral diferencial para los tonos: La sensibilidad para percibir ligeras diferencias dentro del espectro.
Umbral de intensidad. Fenómeno de Purkinje. Al reducirse la intensidad luminosa del espectro, cada color desaparece a una intensidad determinada que constituye el umbral cromático. El rojo y el violeta desaparecen los primeros y el amarillo, el verde y el azul los últimos.
Este umbral es fijo para color. Una vez alcanzado se aumenta progresivamente la intensidad, entonces pueden reconocerse unas 660 gradaciones de brillo para cada tono.
Si la intensidad del espectro cromático se reduce desaparecen los colores progresivamente y se borran los extremos del espectro. Este es el llamado espectro escotópico.
En el espectro fotópico, la parte más destacada por su brillo es la amarilla, y en el escotópico la verde.
3.- Posimagen
La imagen que aparece en la retina poco después de haber dejado de mirar el objeto, de preferencia brillante. Esta imagen aumenta de intensidad en un principio y al final desaparece progresivamente.
El carácter de la posimagen difiere según las condiciones en que se coloque la persona después de mirar el objeto. Si luego de mirar una luz coloreada se cierran los ojos o se mira una superficie oscura, la posimagen aparecerá brillante y de igual color al de la luz. Esto es lo que llamamos posimagen positiva que definimos como el signo de la persistencia del estímulo en el ojo.
Sin embargo, si después de mirar una luz coloreada se mira una superficie blanca, la posimagen tomará el color complementario de la luz, por ejemplo, si se mira el color rojo la posimagen se presentará azul verdosa. Esto es lo que llamamos posimagen negativa.
Luego de recibir un estímulo luminoso la zona afectada de la retina se mantiene excitada, pero dicha área reacciona poco al mismo estímulo y mucho al contrario.
4.-Fenómenos de contraste
Al caer sobre la retina un estímulo luminoso se producen modificaciones en la sensibilidad de dicha área y en las zonas vecinas. Estas modificaciones son de dos tipos:
a) Contraste simultáneo o inducción espacial. Es la influencia que la visión de una superficie coloreada ejerce sobre la vecina, también coloreada. Esta influencia es máxima cuando los colores son complementarios. Una pieza de papel azul puesta sobre fondo amarillo refuerza el color de ambos que parecen más pálidos si se colocan por separado. En cambio si el papel azul se coloca sobre el fondo azul, la diferencia resalta menos porque se vuelven menos saturados.
El contraste simultáneo se explica porque la estimulación de una parte con un color determinado aumenta en la zona vecina la sensibilidad para el color complementario. Sería la extensión de la posimagen alrededor de la zona estimulada.
b) Contraste sucesivo o inducción temporal. Es la influencia que ejerce una impresión visual sobre otra consecutiva. Si se mira una superficie roja brillante, y en seguida otra verde, ésta parecerá más verde que si se mira directamente. Se debe al aumento de sensibilidad a la posimagen del color complementario explicado anteriormente.
REFERENCIAS:
http://www.ferato.com/wiki/index.php/Retina
http://es.wikipedia.org/wiki/Visi%C3%B3n
http://www.vi.cl/foro/topic/8222-sistema-nervioso/
http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/cool_stuff/Eye_sensitivity_gif_image.sp.html
http://www.imbiomed.com.mx/1/1/articulos.php?method=showDetail&id_articulo=43413&id_seccion=458&id_ejemplar=4411&id_revista=31
