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36.5: Visión

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    Habilidades para Desarrollar

    • Explicar cómo las ondas electromagnéticas difieren de las ondas sonoras
    • Trazar el camino de la luz a través del ojo hasta el punto del nervio óptico
    • Explicar la actividad tónica tal y como se manifiesta en los fotorreceptores en la retina

    La visión es la capacidad de detectar patrones de luz del entorno exterior e interpretarlos en imágenes. Los animales son bombardeados con información sensorial, y el gran volumen de información visual puede ser problemático. Afortunadamente, los sistemas visuales de las especies han evolucionado para atender los estímulos más importantes. La importancia de la visión para los humanos se fundamenta aún más por el hecho de que alrededor de un tercio de la corteza cerebral humana se dedica a analizar y percibir información visual.

    Luz

    Al igual que con los estímulos auditivos, la luz viaja en ondas. Las ondas de compresión que componen el sonido deben viajar en un medio: gas, líquido o sólido. En contraste, la luz está compuesta por ondas electromagnéticas y no necesita medio; la luz puede viajar en vacío (Figura\(\PageIndex{1}\)). El comportamiento de la luz se puede discutir en términos del comportamiento de las ondas y también en términos del comportamiento de la unidad fundamental de luz, un paquete de radiación electromagnética llamado fotón. Una mirada al espectro electromagnético muestra que la luz visible para los humanos es solo una pequeña porción de todo el espectro, que incluye radiación que no podemos ver como luz porque está por debajo de la frecuencia de la luz roja visible y por encima de la frecuencia de la luz violeta visible.

    Ciertas variables son importantes cuando se discute la percepción de la luz. La longitud de onda (que varía inversamente con la frecuencia) se manifiesta como matiz. La luz en el extremo rojo del espectro visible tiene longitudes de onda más largas (y es de menor frecuencia), mientras que la luz en el extremo violeta tiene longitudes de onda más cortas (y es de mayor frecuencia). La longitud de onda de la luz se expresa en nanómetros (nm); un nanómetro es una billonésima parte de metro. Los humanos perciben luz que oscila entre aproximadamente 380 nm y 740 nm. Algunos otros animales, sin embargo, pueden detectar longitudes de onda fuera del rango humano. Por ejemplo, las abejas ven luz casi ultravioleta para localizar guías de néctar en las flores, y algunos reptiles no aviares perciben la luz infrarroja (calor que emite la presa).

    La ilustración muestra el espectro electromagnético, el cual consiste en diferentes longitudes de onda de radiación electromagnética. Las ondas de radio tienen la longitud de onda más larga, unos 103 metros. La longitud de onda se acorta cada vez más para microondas, infrarrojos, visibles, ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Los rayos gamma tienen una longitud de onda de unos 10-12 metros. La frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de onda.
    Figura\(\PageIndex{1}\): En el espectro electromagnético, la luz visible se encuentra entre 380 nm y 740 nm. (crédito: modificación de obra por parte de la NASA)

    La amplitud de onda se percibe como intensidad luminosa, o brillo. La unidad estándar de intensidad de luz es la candela, que es aproximadamente la intensidad luminosa de una vela común.

    Las ondas de luz recorren 299,792 km por segundo en vacío, (y algo más lentas en diversos medios como el aire y el agua), y esas ondas llegan al ojo como ondas largas (rojas), medias (verdes) y cortas (azules). Lo que se denomina “luz blanca” es la luz que es percibida como blanca por el ojo humano. Este efecto es producido por la luz que estimula por igual los receptores de color en el ojo humano. El color aparente de un objeto es el color (o colores) que refleja el objeto. Así, un objeto rojo refleja las longitudes de onda rojas en luz mixta (blanca) y absorbe todas las demás longitudes de onda de la luz.

    Anatomía del Ojo

    Las células fotorreceptivas del ojo, donde se produce la transducción de luz a impulsos nerviosos, se localizan en la retina (mostrada en la Figura\(\PageIndex{2}\)) en la superficie interna de la parte posterior del ojo. Pero la luz no incide en la retina inalterada. Pasa por otras capas que la procesan para que pueda ser interpretada por la retina (Figura\(\PageIndex{2}\) b). La córnea, la capa transparente frontal del ojo y el cristalino, una estructura convexa transparente detrás de la córnea, ambos refractan (doblan) la luz para enfocar la imagen en la retina. El iris, que es llamativo como la parte coloreada del ojo, es un anillo muscular circular que se encuentra entre el cristalino y la córnea que regula la cantidad de luz que ingresa al ojo. En condiciones de alta luz ambiental, el iris se contrae, reduciendo el tamaño de la pupila en su centro. En condiciones de poca luz, el iris se relaja y la pupila se agranda.

    La ilustración de la izquierda muestra un ojo humano, redondo y lleno de humor vítreo. El nervio óptico y los vasos sanguíneos retinianos salen de la parte posterior del ojo. En la parte frontal del ojo está el cristalino con una pupila en el medio. El cristalino está cubierto por el iris, que a su vez está cubierto por la córnea. El humor acuoso es una sustancia gelatinosa entre la córnea y el iris. La retina es el revestimiento de la parte interna del ojo. Una segunda ilustración es un reventón que muestra que el nervio óptico está en la superficie de la retina. Debajo del nervio óptico hay una capa de células ganglionares, y debajo de ésta hay una capa de células bipolares. Tanto los ganglios como las células bipolares son células nerviosas con apéndices similares a las raíces. Debajo de la capa celular bipolar se encuentran los bastones y conos. Las varillas y conos son similares en estructura y en forma de columna.
    Figura\(\PageIndex{2}\): (a) El ojo humano se muestra en sección transversal. (b) Un reventón muestra las capas de la retina.

    Ejercicio

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el ojo humano es falsa?

    1. Las varillas detectan color, mientras que los conos detectan solo tonos de gris.
    2. Cuando la luz ingresa a la retina, pasa por las células ganglionares y las células bipolares antes de llegar a los fotorreceptores en la parte posterior del ojo.
    3. El iris ajusta la cantidad de luz que entra en el ojo.
    4. La córnea es una capa protectora en la parte frontal del ojo.
    Contestar

    A

    La función principal del cristalino es enfocar la luz sobre la retina y la fóvea central. La lente es dinámica, enfocando y reenfocando la luz ya que el ojo descansa sobre objetos cercanos y lejanos en el campo visual. El cristalino es operado por músculos que la estiran plana o permiten que se espese, cambiando la distancia focal de la luz que viene a través de ella para enfocarla bruscamente en la retina. Con la edad viene la pérdida de la flexibilidad del cristalino, y resulta una forma de hipermetropía llamada presbicia. La presbicia ocurre porque la imagen se enfoca detrás de la retina. La presbicia es un déficit similar a un tipo diferente de hipermetropía llamada hipermetropía causada por un globo ocular que es demasiado corto. Para ambos defectos, las imágenes en la distancia son claras pero las imágenes cercanas son borrosas. La miopía (miopía) ocurre cuando un globo ocular se alarga y el foco de la imagen cae frente a la retina. En este caso, las imágenes en la distancia son borrosas pero las imágenes cercanas son claras.

    Existen dos tipos de fotorreceptores en la retina: bastones y conos, nombrados por su apariencia general como se ilustra en la Figura\(\PageIndex{3}\). Las varillas son fuertemente fotosensibles y se encuentran en los bordes externos de la retina. Detectan luz tenue y se utilizan principalmente para visión periférica y nocturna. Los conos son débilmente fotosensibles y se encuentran cerca del centro de la retina. Responden a la luz brillante, y su papel principal es en la visión diurna, de color.

    Esta ilustración muestra que los bastones y los conos son celdas largas en forma de columna con el núcleo ubicado en la parte inferior. La varilla es más larga que el cono. El segmento externo de la varilla contiene rodopsina. El segmento exterior de la varilla contiene otros fotopigmentos. Una gotita de aceite se encuentra debajo del segmento externo.
    Figura\(\PageIndex{3}\): Los bastones y conos son fotorreceptores en la retina. Las varillas responden con poca luz y solo pueden detectar tonos de gris. Los conos responden con luz intensa y son responsables de la visión del color. (crédito: modificación de obra por Piotr Sliwa)

    La fóvea es la región en el centro posterior del ojo que es responsable de la visión aguda. La fóvea tiene una alta densidad de conos. Cuando traes tu mirada a un objeto para examinarlo atentamente con luz brillante, los ojos se orientan para que la imagen del objeto caiga sobre la fóvea. Sin embargo, al mirar una estrella en el cielo nocturno u otro objeto con poca luz, el objeto puede verse mejor por la visión periférica porque son las varillas en los bordes de la retina, en lugar de los conos en el centro, las que operan mejor con poca luz. En los humanos, los conos superan con creces a las barras en la fóvea.

    Enlace al aprendizaje

    Revisar la estructura anatómica del ojo, haciendo clic en cada parte para practicar la identificación.

    Transducción de Luz

    Los bastones y conos son el sitio de transducción de la luz a una señal neural. Tanto las varillas como los conos contienen fotopigmentos. En vertebrados, el fotopigmento principal, la rodopsina, tiene dos partes principales Figura

    Vea esta presentación interactiva para revisar lo que ha aprendido sobre cómo funciona la visión.

    Resumen

    La visión es el único sentido sensible a la foto. La luz visible viaja en ondas y es una porción muy pequeña del espectro de radiación electromagnética. Las ondas de luz difieren en función de su frecuencia (longitud de onda = tonalidad) y amplitud (intensidad = brillo).

    En la retina vertebrada, existen dos tipos de receptores de luz (fotorreceptores): conos y bastones. Los conos, que son la fuente de la visión del color, existen en tres formas: L, M y S, y son diferencialmente sensibles a diferentes longitudes de onda. Los conos se localizan en la retina, junto con los receptores acromáticos de luz tenue (bastones). Los conos se encuentran en la fóvea, la región central de la retina, mientras que los bastones se encuentran en las regiones periféricas de la retina.

    Las señales visuales viajan desde el ojo sobre los axones de las células ganglionares retinianas, que conforman los nervios ópticos. Las células ganglionares vienen en varias versiones. Algunos axones de células ganglionares llevan información sobre la forma, el movimiento, la profundidad y el brillo, mientras que otros axones llevan información sobre el color y los detalles finos. La información visual se envía a los cóliculos superiores en el mesencéfalo, donde se lleva a cabo la coordinación de los movimientos oculares y la integración de la información auditiva. También se envía información visual al núcleo supraquiasmático (SCN) del hipotálamo, el cual juega un papel en el ciclo circadiano.

    Glosario

    candela
    (cd) unidad de medida de intensidad luminosa (brillo)
    circadiano
    describe un ciclo de tiempo de aproximadamente un día de duración
    cono
    neurona débilmente fotosensible, cromática, en forma de cono en la fóvea de la retina que detecta luz brillante y se utiliza en la visión diurna del color
    córnea
    capa transparente sobre la parte frontal del ojo que ayuda a enfocar las ondas de luz
    fóvea
    región en el centro de la retina con una alta densidad de fotorreceptores y que es responsable de la visión aguda
    hipermetropía
    (también, hipermetropía) defecto visual en el que el foco de la imagen cae detrás de la retina, haciendo así que las imágenes en la distancia sean claras, pero las imágenes de primer plano borrosas
    iris
    músculo pigmentado y circular en la parte frontal del ojo que regula la cantidad de luz que ingresa al ojo
    lente
    estructura transparente y convexa detrás de la córnea que ayuda a enfocar las ondas de luz en la retina
    miopía
    (también, miopía) defecto visual en el que el foco de la imagen cae frente a la retina, haciendo así que las imágenes en la distancia sean borrosas, pero las imágenes de primer plano claras
    presbicia
    defecto visual en el que el foco de la imagen cae detrás de la retina, haciendo así que las imágenes en la distancia sean claras, pero las imágenes de primer plano borrosas; causado por cambios basados en la edad en el cristalino
    pupila
    pequeña abertura a través de la cual entra la luz
    retina
    capa de células fotorreceptivas y de soporte en la superficie interna de la parte posterior del ojo
    rodopsina
    fotopigmento principal en vertebrados
    varilla
    neurona cilíndrica fuertemente fotosensible, acromática en los bordes externos de la retina que detecta luz tenue y se usa en visión periférica y nocturna
    colículo superior
    estructura pareada en la parte superior del mesencéfalo, que gestiona los movimientos oculares y la integración auditiva
    núcleo supraquiasmático
    racimo de células en el hipotálamo que juega un papel en el ciclo circadiano
    actividad tónica
    en una neurona, ligera actividad continua mientras está en reposo
    visión
    sentido de la vista

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