36.5: Visión
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- 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 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.
Ejercicio
¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el ojo humano es falsa?
- Las varillas detectan color, mientras que los conos detectan solo tonos de gris.
- 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.
- El iris ajusta la cantidad de luz que entra en el ojo.
- 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.
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