Cómo funciona la visión

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Aunque de tamaño pequeño, el ojo es un órgano muy complejo.. flashfilm / Getty Images

No es casualidad que la función principal del sol en el centro de nuestro sistema solar sea proporcionar luz. La luz es lo que impulsa la vida. Es difícil imaginar nuestro mundo y la vida sin él..

La percepción de la luz por los seres vivos es casi universal. Las plantas usan la luz a través de la fotosíntesis para crecer. Los animales usan la luz para cazar a sus presas o para sentir y escapar de los depredadores.

-Algunos dicen que es el desarrollo de la visión estereoscópica, junto con el desarrollo del gran cerebro humano y la liberación de las manos de la locomoción, lo que ha permitido a los humanos evolucionar a un nivel tan alto. funcionamiento interno del ojo humano!

Contenido
  1. Anatomía básica
  2. Percibiendo la Luz
  3. La visión del color
  4. Daltonismo
  5. Deficiencia de vitamina A
  6. Refracción
  7. Visión normal
  8. Errores de refracción
  9. Astigmatismo
  10. Percepción de profundidad
  11. Ceguera

Aunque de tamaño pequeño, el ojo es un órgano muy complejo. El ojo mide aproximadamente 1 pulgada (2,54 cm) de ancho, 1 pulgada de profundidad y 0,9 pulgadas (2,3 cm) de alto..

La capa dura y más externa del ojo se llama esclerótico. Mantiene la forma del ojo. La sexta parte delantera de esta capa es clara y se llama córnea. Toda la luz debe pasar primero a través de la córnea cuando entra al ojo. Unido a la esclerótica están los músculos que mueven el ojo, llamados músculos extraoculares.

los coroides (o tracto uveal) es la segunda capa del ojo. Contiene los vasos sanguíneos que suministran sangre a las estructuras del ojo. La parte frontal de la coroides contiene dos estructuras:

  • los cuerpo ciliar - El cuerpo ciliar es un área muscular que está adherida al cristalino. Se contrae y se relaja para controlar el tamaño de la lente para enfocar..
  • los iris - El iris es la parte coloreada del ojo. El color del iris está determinado por el color del tejido conectivo y las células pigmentarias. Menos pigmento hace que los ojos se vuelvan azules; más pigmento hace que los ojos se vuelvan marrones. El iris es un diafragma ajustable alrededor de una abertura llamada alumno.

El iris tiene dos músculos: el dilatador el músculo hace que el iris sea más pequeño y, por lo tanto, la pupila más grande, permitiendo que entre más luz al ojo; el esfínter El músculo hace que el iris sea más grande y la pupila más pequeña, permitiendo que entre menos luz al ojo. El tamaño de la pupila puede variar de 2 a 8 milímetros. Esto significa que al cambiar el tamaño de la pupila, el ojo puede cambiar 30 veces la cantidad de luz que ingresa..

La capa más interna es la retina -- la parte del ojo sensible a la luz. Contiene células de varilla, que son responsables de la visión con poca luz, y células de cono, que son responsables de la visión del color y el detalle. En la parte posterior del ojo, en el centro de la retina, está el mancha. En el centro de la mácula hay un área llamada fovea centralis. Esta área contiene solo conos y es responsable de ver los detalles con claridad..

La retina contiene una sustancia química llamada rodopsina, o "púrpura visual". Esta es la sustancia química que convierte la luz en impulsos eléctricos que el cerebro interpreta como visión. Las fibras nerviosas de la retina se acumulan en la parte posterior del ojo y forman la nervio óptico, que conduce los impulsos eléctricos al cerebro. El lugar donde el nervio óptico y los vasos sanguíneos salen de la retina se llama disco óptico. Esta área es un punto ciego en la retina porque no hay bastones ni conos en esa ubicación. Sin embargo, no es consciente de este punto ciego porque cada ojo cubre el punto ciego del otro ojo..

Cuando un médico mira la parte posterior de su ojo a través de un oftalmoscopio, esta es la vista:

Dentro del globo ocular hay dos secciones llenas de líquido separadas por la lente. La sección posterior más grande contiene un material transparente similar a un gel llamado humor vítreo. La sección frontal más pequeña contiene un material claro y acuoso llamado humor acuoso. El humor acuoso se divide en dos secciones llamadas cámara anterior (frente al iris) y cámara posterior (detrás del iris). El humor acuoso se produce en el cuerpo ciliar y se drena a través del canal de Schlemm. Cuando este drenaje está bloqueado, una enfermedad llamada glaucoma puede resultar.

los lente es una estructura clara y biconvexa de unos 10 mm (0,4 pulgadas) de diámetro. El cristalino cambia de forma porque está adherido a los músculos del cuerpo ciliar. La lente se utiliza para afinar la visión..

Cubriendo la superficie interior de los párpados y la esclerótica hay una membrana mucosa llamada conjuntiva, que ayuda a mantener el ojo húmedo. Una infección de esta área se llama conjuntivitis (también llamado conjuntivitis).

El ojo es único porque puede moverse en muchas direcciones para maximizar el campo de visión, pero está protegido de lesiones por una cavidad ósea llamada cavidad orbitaria. El ojo está incrustado en grasa, lo que proporciona algo de amortiguación. Los párpados protegen el ojo parpadeando. Esto también mantiene la superficie del ojo húmeda al esparcir lágrimas sobre los ojos. Las pestañas y las cejas protegen el ojo de partículas que pueden dañarlo..

Las lágrimas se producen en el glándulas lagrimales, que se encuentran por encima del segmento exterior de cada ojo. Las lágrimas eventualmente drenan hacia la esquina interna del ojo, hacia el saco lagrimal, luego a través del conducto nasal y hacia la nariz. Por eso tu nariz corre cuando lloras.

Hay seis músculos unidos a la esclerótica que controlan los movimientos del ojo. Se muestran aquí:

Músculos y funciones primarias:

  • Recto medial: mueve el ojo hacia la nariz
  • Recto lateral: aleja el ojo de la nariz
  • Recto superior: levanta el ojo
  • Recto inferior: ojo inferior
  • El oblicuo superior rota el ojo
  • El oblicuo inferior gira el ojo

En la siguiente sección, aprenderá cómo el ojo percibe la luz..

Cuando la luz entra al ojo, primero atraviesa la córnea, luego el humor acuoso, el cristalino y el humor vítreo. Al final llega a la retina, que es la estructura del ojo sensible a la luz. La retina contiene dos tipos de células, llamadas bastones y conos.. Varillas manejar la visión con poca luz, y conos manejar la visión del color y los detalles. Cuando la luz entra en contacto con estos dos tipos de células, se produce una serie de reacciones químicas complejas. La sustancia química que se forma (rodopsina activada) crea impulsos eléctricos en el nervio óptico. Generalmente, el segmento externo de las varillas es largo y delgado, mientras que el segmento externo de los conos tiene más forma de cono. A continuación se muestra un ejemplo de una varilla y un cono:

El segmento exterior de una varilla o un cono contiene los productos químicos fotosensibles. En varillas, esta sustancia química se llama rodopsina; en los conos, estos productos químicos se llaman pigmentos de color. La retina contiene 100 millones de bastones y 7 millones de conos. La retina está revestida con un pigmento negro llamado melanina -- al igual que el interior de una cámara es negro, para reducir la cantidad de reflexión. La retina tiene un área central, llamada mancha, que contiene una alta concentración de solo conos. Esta área es responsable de una visión nítida y detallada..

Cuando la luz entra en el ojo, entra en contacto con la rodopsina química fotosensible (también llamada púrpura visual). La rodopsina es una mezcla de una proteína llamada escotosina y 11-cis-retinal -- este último se deriva de la vitamina A (por lo que la falta de vitamina A causa problemas de visión). La rodopsina se descompone cuando se expone a la luz porque la luz provoca un cambio físico en la porción 11-cis-retiniana de la rodopsina, cambiándola a retinal totalmente trans. Esta primera reacción toma solo unas pocas billonésimas de segundo. El 11-cis-retinal es una molécula angulada, mientras que el todo-trans retinal es una molécula recta. Esto hace que el químico sea inestable. La rodopsina se descompone en varios compuestos intermedios, pero eventualmente (en menos de un segundo) se forma metarrodopsina II (rodopsina activada). Esta sustancia química provoca impulsos eléctricos que se transmiten al cerebro y se interpretan como luz. Aquí hay un diagrama de la reacción química que acabamos de discutir:

Rodopsina activada provoca impulsos eléctricos de la siguiente manera:

  1. La membrana celular (capa externa) de una celda de varilla tiene una carga eléctrica. Cuando la luz activa la rodopsina, provoca una reducción del GMP cíclico, lo que hace que aumente esta carga eléctrica. Esto produce una corriente eléctrica a lo largo de la celda. Cuando se detecta más luz, se activa más rodopsina y se produce más corriente eléctrica.
  2. Este impulso eléctrico finalmente llega a una célula ganglionar y luego al nervio óptico..
  3. Los nervios llegan al abismo óptico, donde las fibras nerviosas de la mitad interior de cada retina se cruzan al otro lado del cerebro, pero las fibras nerviosas de la mitad exterior de la retina permanecen en el mismo lado del cerebro..
  4. Estas fibras eventualmente llegan a la parte posterior del cerebro (lóbulo occipital). Aquí es donde se interpreta la visión y se llama el corteza visual primaria. Algunas de las fibras visuales van a otras partes del cerebro para ayudar a controlar los movimientos oculares, la respuesta de las pupilas y el iris y el comportamiento..

Eventualmente, la rodopsina debe volver a formarse para que el proceso pueda repetirse. La retina todo-trans se convierte en 11-cis-retinal, que luego se recombina con la escotosina para formar rodopsina y comenzar el proceso nuevamente cuando se expone a la luz..

Los químicos que responden al color en los conos se llaman pigmentos de cono y son muy similares a los productos químicos de las varillas. La porción retiniana de la sustancia química es la misma, sin embargo, la escotosina se reemplaza por fotopsinas. Por lo tanto, los pigmentos que responden al color están hechos de retina y fotopsinas. Hay tres tipos de pigmentos sensibles al color:

  • Pigmento sensible al rojo
  • Pigmento sensible al verde
  • Pigmento sensible al azul

Cada celda de cono tiene uno de estos pigmentos, por lo que es sensible a ese color. El ojo humano puede sentir casi cualquier gradación de color cuando se mezclan rojo, verde y azul..

En el diagrama anterior, se muestran las longitudes de onda de los tres tipos de conos (rojo, verde y azul). los absorbancia máxima de pigmento sensible al azul es de 445 nanómetros, para el pigmento sensible al verde es de 535 nanómetros y para el pigmento sensible al rojo es de 570 nanómetros.

El daltonismo es la incapacidad de diferenciar entre diferentes colores. El tipo más común es el daltonismo rojo-verde. Esto ocurre en el 8 por ciento de los hombres y el 0,4 por ciento de las mujeres. Ocurre cuando los conos rojo o verde no están presentes o no funcionan correctamente. Las personas con este problema no son completamente incapaces de ver el rojo o el verde, pero a menudo confunden los dos colores..

Esto es un trastorno hereditario y afecta a los hombres con mayor frecuencia, ya que la capacidad de visión del color se encuentra en el Cromosoma X. (Las mujeres tienen dos cromosomas X, por lo que la probabilidad de heredar al menos un X con visión de color normal es alta; los hombres solo tienen un cromosoma X para trabajar. Haga clic aquí para obtener más información sobre los cromosomas). La incapacidad de ver cualquier color, o ver solo en diferentes tonos de gris, es muy rara..

Para más información sobre el daltonismo, haga clic aquí..

Cuando hay una deficiencia grave de vitamina A, entonces ceguera nocturna ocurre.

La vitamina A es necesaria para formar de retina, que forma parte de la molécula de rodopsina. Cuando los niveles de moléculas sensibles a la luz son bajos debido a la deficiencia de vitamina A, es posible que no haya suficiente luz durante la noche para permitir la visión. Durante el día, hay suficiente estimulación lumínica para producir visión a pesar de los bajos niveles de retina..

Cuando los rayos de luz alcanzan una superficie angulada de un material diferente, hacen que los rayos de luz se doblen. Se llama refracción. Cuando la luz llega a una lente convexa, los rayos de luz se desvían hacia el centro:

Cuando los rayos de luz alcanzan una lente cóncava, los rayos de luz se desvían del centro:

El ojo tiene múltiples superficies anguladas que hacen que la luz se doble. Estos son:

  • La interfaz entre el aire y la parte frontal de la córnea.
  • La interfaz entre la parte posterior de la córnea y el humor acuoso.
  • La interfaz entre el humor acuoso y el frente de la lente.
  • La interfaz entre la parte posterior de la lente y el humor vítreo

Cuando todo funciona correctamente, la luz atraviesa estas cuatro interfaces y llega a la retina perfectamente enfocada..

Visión o agudeza visual se prueba leyendo una tabla optométrica de Snellen a una distancia de 20 pies. Al observar a muchas personas, los oftalmólogos han decidido lo que un ser humano "normal" debería poder ver cuando se encuentra a 20 pies de distancia de una tabla optométrica. Si tiene una visión de 20/20, significa que cuando se para a 20 pies de distancia del gráfico puede ver lo que puede ver un ser humano "normal". (En el sistema métrico, el estándar es de 6 metros y se llama visión 6/6). En otras palabras, si tiene una visión de 20/20, su visión es "normal": la mayoría de las personas de la población pueden ver lo que usted puede ver a 20 pies..

Si tiene una visión de 20/40, significa que cuando se para a 20 pies de distancia del gráfico, solo puede ver lo que un humano normal puede ver cuando está parado a 40 pies del gráfico. Es decir, si hay una persona "normal" parada a 40 pies de distancia de la carta y usted está parado a sólo 20 pies de distancia de la carta, usted y la persona normal pueden ver el mismo detalle. 20/100 significa que cuando te paras a 20 pies del gráfico, solo puedes ver lo que puede ver una persona normal que esté a 100 pies de distancia. 20/200 es el límite para la ceguera legal en los Estados Unidos.

También puede tener una visión mejor que la norma. Una persona con una visión de 20/10 puede ver a 20 pies lo que una persona normal puede ver cuando se encuentra a 10 pies de distancia del gráfico..

Los halcones, búhos y otras aves rapaces tienen una visión mucho más aguda que los humanos. Un halcón tiene un ojo mucho más pequeño que un ser humano, pero tiene muchos sensores (conos) en ese espacio. Esto le da una visión de halcón que es ocho veces más aguda que la de un humano. Un halcón puede tener una visión 20/2!

Normalmente, su ojo puede enfocar una imagen exactamente en la retina:

La miopía y la hipermetropía ocurren cuando el enfoque no es perfecto.

Cuando miopía (miopía) está presente, una persona puede ver bien los objetos cercanos y tiene dificultad para ver los objetos que están lejos. Los rayos de luz se enfocan frente a la retina. Esto es causado por un globo ocular que es demasiado largo o un sistema de lentes que tiene demasiado poder para enfocar. La miopía se corrige con un lente cóncava. Esta lente hace que la luz diverja ligeramente antes de llegar al ojo, como se ve aquí:

Cuando hipermetropía (hipermetropía) está presente, una persona puede ver bien los objetos distantes y tiene dificultad para ver los objetos que están cerca. Los rayos de luz se enfocan detrás de la retina. Esto es causado por un globo ocular que es demasiado corto o por un sistema de lentes que tiene muy poca potencia de enfoque. Esto se corrige con un lentes convexas, como se ve aquí:

Consulte Cómo funcionan los problemas de visión refractiva y Cómo funcionan los lentes correctivos para obtener más detalles..

Astigmatismo es una curvatura desigual de la córnea y provoca una distorsión en la visión. Para corregir esto, se forma una lente para corregir el desnivel..

¿Por qué la visión empeora a medida que envejecemos??

A medida que envejecemos, la lente se vuelve menos elástico. Pierde su capacidad de cambiar de forma. Se llama presbicia y se nota más cuando tratamos de ver cosas que están de cerca, porque el cuerpo ciliar debe contraerse para hacer que el cristalino sea más grueso. La pérdida de elasticidad evita que la lente se vuelva más gruesa. Como resultado, perdemos la capacidad de enfocarnos en objetos cercanos..

Al principio, las personas comienzan a mantener las cosas más lejos para verlas enfocadas. Esto generalmente se hace evidente cuando llegamos a los cuarenta y tantos. Finalmente, la lente no puede moverse y se enfoca de manera más o menos permanente a una distancia fija (que es diferente para cada persona).

Para corregir esto, bifocales son requeridos. Los bifocales son una combinación de una lente inferior para visión cercana (lectura) y una lente superior para visión de lejos.

El ojo usa tres métodos para determinar la distancia:

  • El tamaño que tiene un objeto conocido en su retina - Si tiene conocimiento del tamaño de un objeto por experiencia previa, entonces su cerebro puede medir la distancia en función del tamaño del objeto en la retina..
  • Paralaje móvil - Cuando mueve la cabeza de un lado a otro, los objetos que están cerca de usted se mueven rápidamente por la retina. Sin embargo, los objetos que están lejos se mueven muy poco. De esta manera, su cerebro puede decir aproximadamente qué tan lejos está algo de usted..
  • Visión en estéreo - Cada ojo recibe una imagen diferente de un objeto en su retina porque cada ojo está a aproximadamente 2 pulgadas de distancia. Esto es especialmente cierto cuando un objeto está cerca de sus ojos. Esto es menos útil cuando los objetos están lejos porque las imágenes en la retina se vuelven más idénticas cuanto más lejos están de sus ojos..

La ceguera legal se define generalmente como agudeza visual. menos de 20/200 con lentes correctivos. Ahora que ha aprendido algo de la anatomía del ojo y cómo funciona, es más fácil comprender cómo las siguientes condiciones pueden provocar ceguera:

  • Cataratas: se trata de una nubosidad en el cristalino que impide que la luz llegue a la retina. Se vuelve más común a medida que envejecemos, pero los bebés pueden nacer con cataratas. A medida que empeora, puede requerir cirugía para retirar el cristalino y colocar una lente intraocular..
  • Glaucoma: si el humor acuoso no se drena correctamente, la presión se acumula en el ojo. Esto hace que las células y las fibras nerviosas de la parte posterior del ojo mueran. Esto se puede tratar con medicamentos y cirugía..
  • Retinopatía diabética - Las personas con diabetes pueden tener obstrucción de los vasos sanguíneos, fugas de los vasos sanguíneos y cicatrices que pueden provocar ceguera. Esto se puede tratar con cirugía láser..
  • Degeneración macular - En algunas personas, la mácula (que es responsable de los detalles finos en el centro de la visión) puede deteriorarse con la edad por razones desconocidas. Esto provoca la pérdida de la visión central. Esto a veces se puede ayudar con la cirugía láser..
  • Trauma - El trauma directo o las lesiones químicas pueden causar suficiente daño a los ojos como para evitar una visión adecuada..
  • Retinitis pigmentosa - Esta es una enfermedad hereditaria que causa una degeneración de la retina y un exceso de pigmento. Primero causa ceguera nocturna y luego visión de túnel, que a menudo progresa gradualmente hasta la ceguera total. No hay tratamiento conocido.
  • Tracoma - Ésta es una infección causada por un organismo llamado Chlamydia trachomatis. Es una causa común de ceguera en todo el mundo, pero es poco común en los Estados Unidos. Puede tratarse con antibióticos..

Hay muchas otras causas de ceguera, como la deficiencia de vitamina A, tumores, accidentes cerebrovasculares, enfermedades neurológicas, otras infecciones, enfermedades hereditarias y toxinas. Para obtener más información, consulte los enlaces en la página siguiente..

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Sobre el Autor

Carl Bianco, M.D., es un médico de emergencias que ejerce en el Dorchester General Hospital en Cambridge, Maryland. El Dr. Bianco asistió a la escuela de medicina de la Facultad de Medicina de la Universidad de Georgetown y recibió su título universitario de la Universidad de Georgetown con especialización en enfermería y pre-medicina. Completó una pasantía y residencia en medicina de emergencia en Akron City Hospital en Akron, Ohio.

El Dr. Bianco vive cerca de Baltimore con su esposa y dos hijos..




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