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FISIOLOGÍA DE LA VISIÓN: MECANISMOS BÁSICOS DEL PROCESO VISUAL FISIOLOGÍA DE LA RETINA Prueba de oposición para optar al cargo de Profesor Titular de Fisiología de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad Nacional de Rosario Dr. Pablo Arias Prof. Adjunto de Fisiología FMED-UBA FCM-UNL Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 1 OBJETIVOS OPERATIVOS EL ESTUDIO DE LOS TEMAS DEL PRESENTE SEMINARIO DEBE PERMITIRLES: Enumerar las funciones del sistema visual Graficar el sistema óptico del ojo humano y la potencia de sus lentes. Describir los errores de refracción más frecuentes y la forma de corregir dichos errores. Graficar el trayecto de las fibras del nervio óptico hasta el núcleo geniculado lateral y la proyección desde esta estación hasta la corteza visual primaria. Utilizando el esquema anterior, describir el campo visual de cada ojo y predecir los déficits visuales que se producirán como consecuencia de lesiones en las distintas partes de la vía óptica Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 2 OBJETIVOS OPERATIVOS: EL ESTUDIO DE LOS TEMAS DEL PRESENTE SEMINARIO DEBE PERMITIRLES: Enumerar las células nerviosas que constituyen la retina indicando las conexiones entre ellas. Describir los distintos tipos de fotorreceptores y su sensibilidad espectral. Explicar los conceptos de visión fotópica y escotópica. Diferenciar las dos vías funcionales (conos y bastones) de conducción centrípeta de la señal visual. Enumerar los elementos oculares que permiten una agudeza visual normal y describir la evaluación de este parámetro. Explicar la importancia de la fóvea para la visión discriminativa. Dibujar esquemáticamente el proceso de fototransducción indicando las moléculas y elementos químicos que en él intervienen. Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 3 La luz visible es sólo una fracción del espectro electromagnético (~400 - ~700 nm) que puede ser captada por el ojo humano… Efectos térmicos Efectos fotoquímicos LUZ VISIBLE Efectos ionizantes Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 4 RELEVANCIA FISIOLOGICA DEL SISTEMA VISUAL (SV) El desarrollo de mecanismos para detectar y transducir la energía lumínica es una ventaja adaptativa relevante 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 Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 5 RELEVANCIA FISIOLOGICA DEL SISTEMA VISUAL (SV) El desarrollo de mecanismos para detectar y transducir la energía lumínica es una ventaja adaptativa relevante 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 Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 6 RELEVANCIA FISIOLOGICA DEL SISTEMA VISUAL (SV) El desarrollo de mecanismos para detectar y transducir la energía lumínica es una ventaja adaptativa relevante 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 Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 7 RELEVANCIA FISIOLOGICA DEL SISTEMA VISUAL (SV) El desarrollo de mecanismos para detectar y transducir la energía lumínica es una ventaja adaptativa relevante 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 Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 8 FENÓMENO VISUAL SEÑAL ÓRGANO RECEPTOR CAPTACIÓN + FOTOTRANSDUCCIÓN IMPULSO NERVIOSO MENSAJE INTERPRETACIÓN PROCESAMIENTO EN AREAS PRIMARIAS Y SECUNDARIAS (50% DEL NEOCORTEX) Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 9 Se ha comparado el ojo con una cámara: una lente deformable (el cristalino) refracta la luz permitiendo la formación de una imagen bidimensional invertida en la parte posterior del ojo; el iris toma la función del diafragma, regulando la entrada de luz la retina — sensible a la luz hace las veces de película. Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 10 epitelio pigmentario bastones conos capa plexiforme ext. cél. horizontales cél. bipolares cél. amácrinas capa plexiforme int. cél. ganglionares fibras nerviosas Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 11 epitelio pigmentario bastones conos capa plexiforme ext. cél. horizontales cél. bipolares cél. amácrinas capa plexiforme int. cél. ganglionares fibras nerviosas Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 12 epitelio pigmentario bastones conos capa plexiforme ext. cél. horizontales cél. bipolares cél. amácrinas capa plexiforme int. cél. ganglionares fibras nerviosas Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 13 SISTEMA DUAL DE RECEPCIÓN Y PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION VISUAL Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 14 SISTEMA DUAL DE RECEPCIÓN Y PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION VISUAL Bastones -N~ 120 x 106 -Visión acromática -Alta convergencia -Elevada sensibilidad -Baja discriminación espacial -Adaptación lenta Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 15 SISTEMA DUAL DE RECEPCIÓN Y PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION VISUAL Bastones -N~ 120 x 106 -Visión acromática -Alta convergencia -Elevada sensibilidad -Baja discriminación espacial -Adaptación lenta Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 16 SISTEMA DUAL DE RECEPCIÓN Y PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION VISUAL Bastones -N~ 120 x 106 -Visión acromática Conos -Alta convergencia -N~ 5 x 106 -Elevada sensibilidad -Visión cromática -Baja discriminación espacial - Baja convergencia -Adaptación lenta - Baja sensibilidad - Alta discriminación espacial -Adaptación rápida Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 17 LA MAYOR CONVERGENCIA AUMENTA LA SENSIBILIDAD A LA LUZ DE LOS BASTONES, PERO A COSTA DE UNA DISMINUCION EN LA CAPACIDAD DE DISCRIMINACION CAMPO RECEPTIVO Conos y bastones grado de convergencia Convergencia mejor detección de luz, menor resolución espacial Relación conos/CG ~1 maximiza la visión discriminativa (agudeza visual) Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com fotorrefotorreceptores ceptores bastón cono cono células bipolares células ganglionares 18 EL AUMENTO DE LA CONVERGENCIA REDUCE EL NUMERO DE UNIDADES DE INFORMACION POR AREA (~DISMINUYE LA CANTIDAD DE PIXELS) Sistema de Bastones (ALTA CONVERGENCIA) (BAJA CONVERGENCIA) Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com Sistema de Conos 19 LA FOTOTRANSDUCCION CONVIERTE LA ENERGIA LUMINOSA EN CAMBIOS EN EL POTENCIAL DE MEMBRANA Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 20 UN DERIVADO DE LA VITAMINA A, EL 11-cis RETINAL, ES LA MOLECULA FOTOSENSIBLE (CROMOFORO) DEL PIGMENTO VISUAL DE CONOS Y BASTONES CONOS Y BASTONES PRESENTAN DISCOS CON PIGMENTO VISUAL (OPSINAS) “APILADOS” EN SU SEGMENTO EXTERNO Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 21 EL PRIMER PASO DE LA FOTOTRANSDUCCION ES EL CAMBIO CONFORMACIONAL DEL 11-cis-RETINAL PRESENTE EN EL PIGMENTO VISUAL Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 22 EN LA OSCURIDAD SE GENERA GMP CÍCLICO QUE MANTIENE ABIERTOS CANALES DE SODIO SENSIBLES A ESTE NUCLEOTIDO Estado de despolarización tónica (-30 mV) Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 23 EN PRESENCIA DE LUZ SE REDUCEN LOS NIVELES DE GMPc Y SE CIERRAN LOS CANALES DE SODIO EL RECEPTOR SE HIPERPOLARIZA PORQUE SIGUE SALIENDO K+ AL EXTERIOR CON LO QUE SE SUPRIME LA LIBERACION DE GLUTAMATO, QUE EXCITA A LAS CELULAS BIPOLARES. EN FORMA CONSTANTE. EL CESE DE ESTA SEÑAL ESFisiología INTERPRETADO COMO PRESENCIA DE LUZ de la Visión drpabloarias@hotmail.com 24 LA CADENA DE TRANSDUCCION AMPLIFICA CONSIDERABLEMENTE LA SEÑAL FOTICA (CONFIERE ALTA SENSIBILIDAD A LA LUZ) Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 25 AGUDEZA VISUAL Aparato óptico imagen bidimensional, nítida y pequeña sobre la retina Función nerviosa transducción fótica + integración en la retina Integridad de ambos procesos agudeza visual normal Agudeza visual capacidad para discriminar detalles finos de un objeto en el campo visual c/iluminación adecuada) Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 26 AGUDEZA VISUAL AV exploración ocular más sencilla Información global de la funcionalidad del sistema visual Parámetro relevante, pero olvidado, a evaluar en APS Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 27 DETERMINANTES DE LA AGUDEZA VISUAL NORMAL ojo emétrope mácula/fóvea con alta densidad de conos retina periférica medios transparentes Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 28 ELEMENTOS OCULARES QUE DETERMINAN LA REFRACCION DE LA LUZ Imagen Humor vítreo 1.34 Objeto Cristalino 1.40 Humor acuoso 1.33 Cornea 1.38 Poder total de refracción ~60 dioptrías Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com Aire 1.00 distancia focal 1.65 cm 29 Ametropías Miopía Hipermetropía - Presbicia Astigmatismo Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 30 Miopía Defecto refractivo: rayos que inciden paralelos (infinito teórico) se enfocan por delante de la retina axial – de curvatura – de índice Corrección: lentes divergentes que “separan” los rayos de luz. Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 31 Presbicia En condiciones normales la acomodación permite enfocar sobre la retina objetos entre el infinito y la distancia de lectura (25-30 cm) A partir de los 40 años el cristalino pierde su capacidad para enfocar los objetos cercanos En forma similar a la hipermetropía, se corrige con lentes convergentes. Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 32 LA FOVEA RETINIANA, ELEMENTO CLAVE DE LA VISION DISCRIMINATIVA Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 33 epitelio pigmentario conos capa plexiforme ext. cél. horizontales cél. bipolares fovéola cél. amácrinas capa plexiforme int. cél. ganglionares fóvea = 500-700 m La retina foveal mide menos de 150 m de espesor, desapareciendo la capa de fibras nerviosas y gran parte de los cuerpos de las células ganglionares y amácrinas Fisiología de la Visión 34 drpabloarias@hotmail.com densidad máxima de bastones DISCO OPTICO DENSIDAD DE RECEPTORES (103 / mm2) densidad máxima de conos bastones conos EXCENTRICIDAD en grados Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 35 Primeras observaciones de la Microscopía de fluorescencia: región foveal realizadas bastones densamente 36 Fisiología de la Visión por Ramón y Cajal en 1888 agrupados en la fóvea drpabloarias@hotmail.com Mácula c/fóvea central AGUDEZA VISUAL FONDO DE OJO NORMAL AGUDEZA VISUAL 9/10 Papila óptica AGUD Arcadas vasculares Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 37 AGUDEZA VISUAL LESION CASI TOTAL DE LA RETINA PERIFERICA POR TRATAMIENTO CON RAYOS LASER CON MACULA INTACTA: AGUDEZA VISUAL 9/10 Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 38 Mácula c/edema AGUDEZA VISUAL EDEMA Y OTRAS LESIONES DE MACULOPATIA EN PACIENTE CON DM TIPO 2 AGUDEZA VISUAL 4/10 Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 39 ¿POR QUÉ VEMOS LOS COLORES QUE VEMOS? rayos del extremo rojo rayos del extremo azul-violeta Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 40 VISION DE LOS COLORES: TEORIA TRICROMATICA Young / von Helmholtz (~1800): las variaciones de la escala cromática son percibidas por una codificación que involucra tres colores (azul, verde, rojo) INTEGRACIÓN DE LA SALIDA DE LOS 3 TIPOS DE CONOS DISCRIMINACIÓN DE LOS COLORES Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 41 • Conopsina azul (S) • Rodopsina (bastones) • Conopsina verde (M) • Conopsina roja (L) Absorbancia LOS PIGMENTOS VISUALES PERTENECEN A UNA FAMILIA DE PROTEÍNAS 7-DTM Longitud de onda (nm) Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 42 Absorbancia Longitud de onda (nm) ¿Por qué seguimos viendo un objeto de un color determinado a pesar de variaciones importantes (sin llegar a la penumbra) de su iluminación? Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 43 LAMINAS DE ISHIHARA Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 44 Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 45 Hemianopsia bitemporal Tumor hipofisario con expansión supraselar Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com Traumatismo con fractura de orbita izquierda 46 BIBLIOGRAFIA UTILIZADA Guyton-Hall Tratado de Fisiología Médica, 11ma edición, 2006 Kandel-Jesse-Schwarz Principios de Neurociencias, 4ta edición, 2001 Kolb How the Retina Works, Scientific American 2003; 91: 28-35 Arribas Fototransducción en la Retina http://portal.uam.es/portal/page/profesor/epd2_asignat uras/asig12344/informacion_academica/Clase%20F85Transduccion%20sensitiva%20en%20la%20retina.pdf Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 47 ¡¡¡MUCHAS GRACIAS POR SU PRESENCIA Y SU ATENCIÓN!!! Fisiología de la Visión drpabloarias@hotmail.com 48
