Biofísica de La Visión

Universidad de Guayaquil Facultad de Ciencias Médicas

MEDICINA Grupo 13

BIOFÍSICA Tema: Biofísica de la Visión Estudiantes:

Angulo Bautista José Enrique Catuto Heras Carlos Alfonso Parrales Rodríguez Jefferson Fabián Prof. Dr. Luis A. Márquez Hinostroza

2014 – 2015 BIOFÍSICA DE LA VISIÓN El espectro de la energía radiante correspondiente a la luz (4000 a 8000 A) es el que va a estimular a los fotorreceptores de la retina, y para llegar a ellos la luz debe atravesar la mayor parte de las capas retinales (8). Los conos funcionan mejor con la luz intensa y medianamente intensa, siendo más numerosos que los bastones conforme nos acercamos a la zona central retinal, siendo el único tipo de fotorreceptor en la mácula o fóvea centrales; por tanto, aquí reside la mayor agudeza visual y además se ubica la visión de color, requiriendo para ello significativas cantidades de luz (visión fotópica). Contrariamente los bastoncillos van aumentando su número hacia la periferia de la retina; como estos son extraordinariamente sensibles funcionan mejor con una iluminación reducida (visión escotó pica), y están encargados de la visión en blanco y negro; es decir, contrastando únicamente lo oscuro con lo blanco.

CONSTANTES ÓPTICAS DEL OJO El conocimiento de las curvaturas, de los índices de refracción y de las distancias que median entre los elementos del ojo, permite establecer los puntos cardinales, el trayecto de los rayos luminosos y la formación de imágenes. Al establecer los valores medios de dichas características de los elementos constituyentes del ojo, se fijan las llamadas constantes ópticas del ojo esquemático.

CURVATURAS: Los valores medios de los radios de las curvaturas son los siguientes: RADIO DE CURVATURAS De la cara anterior de la córnea De la cara posterior de la córnea De la cara anterior del cristalino

8 mm 7 mm 10 mm

ÍNDICE DE REFRACCIÓN: El refractómetro de Abbé indica que son iguales a los del agua el humero acuosos y humor vítreo, así:

ÍNDICE DE REFRACCIÓN De la córnea Del humor acuoso Del cristalino Del humor vítreo

1.37 1.33 1.42 1.33

DISTANCIAS: Las distancias medias entre las superficies principales son: DISTANCIAS De la córnea a la cara anterior del cristalino De la córnea a la cara posterior del cristalino De la cara posterior de la córnea al nodo posterior del cristalino Del nodo posterior del cristalino a la fóvea De la córnea a la fóvea central

3.5 mm 8 mm 7 mm 15 mm 24 mm

ELEMENTOS ÓPTICOS DEL OJO De acuerdo a lo anterior, para describir al ojo como sistema óptico centrado basta con dar la ubicación de sus planos principales, sus focos y sus puntos nodales. La posición de estos elementos está representada en la siguiente figura; en la tabla siguiente se dan las distancias que guardan los mismos con respecto a la superficie anterior de la córnea.

TEORÉMA DE GAUSS Este teorema dice: “En un sistema de superficies ópticas esféricas cuyos centros se encuentran en un mismo eje presentan tres pares de puntos cardinales: dos puntos principales (M y M’), dos puntos nodales (Q y Q’) y dos puntos focales (X y X’)”. El punto anterior (X) tiene cerca del 15 mm, y está a 13 mm por delante de la córnea; los rayos que salen de este punto emergen en el ojo paralelamente. El punto focal posterior (X’) tiene cerca de 20 mm y se localiza a 22 mm por detrás de la córnea.

Las distancias de los puntos cardinales del ojo esquematizado arriba con respecto a la cara anterior del ojo son: Punto principal anterior (M) Punto principal posterior (M’) Punto nodal anterior (Q) Punto nodal posterior (Q’) Foco principal anterior (X) Foco principal posterior (X’)

1.7 mm 2 mm 7 mm 7.3 mm 13 mm 22 mm

Los dos puntos principales están tan próximos que pueden considerarse, prácticamente, como uno solo colocado entre ambos, lo mismo sucede con los puntos nodales. De los distintos medios de refracción del ojo, la córnea es el que más interviene en la formación de imágenes, pues debido a su menor distancia focal tiene mayor poder dióptrico. Veamos las distancias y las dioptrías correspondientes a: DISTANCIA FOCAL De la córnea Del cristalino De todo el ojo

24 mm 44 mm 15.5 mm

42 dioptrías 23 dioptrías 65 dioptrías

Según estos datos, cuando se extirpa el cristalino afe4ctado de catarata, es preciso reemplazarlo por una lente de un poder dióptrico similar, es decir 23 dioptrías. 2 tamaño real de la imagen y tamaño aparente; a partir de la figura 65 se puede calcular el tamaño de la imagen A B. Como los triángulos rectángulos ABN y A ´B´N son opuestos por el vértice, sus lados son proporcionales (despreciando la curvatura de la retina) y se cumple la siguiente relación: AB/A´B / 600

= BN/B´N despejando A´B´

:

A´B´

=

AB * B´N /BN

Problema ¿Cuál es el tamaño de la imagen de la retina si tenemos un cuerpo de 10 cm de altura que se halla a 6 metros de la superficie anterior de la córnea? A´B´ = 10 cm x 1,7 x cm + 1,5 cm/ 600 cm + 0,5 cm = 18.5/ 600.5 = 0.308 cm Problema: calcular la potencia total del globo ocular P = 1/ 0,015 = 65 dioptrías Si a dos personas se les muestra el mismo objeto (por ejemplo, un segmento vertical) a diferente distancias (por Ej: a 1 mt una y a 2 mt la otra) luego se les pregunta de qué tamaño vieron el objeto, se comprueba que las dos personas tamaños muy cercanos. Sin embargo, el tamaño de la imagen formada en la retina de uno de ellos es diferente (en este caso, el doble) de la correspondiente al otro. Si ambos han visto el objeto de igual tamaño, ello se debe a que en la Apreciacion intervienen otros factores de tipo psicológico, como la comparación de la imagen de otros objetos cercanos de tamaño conocido, la estimación de la distancia a que se encuentre el objeto, la apreciación de detalles, etc. Por otra parte, cuando dos personas ven un mismo objeto a la misma distancia, pero faltando estos elementos de comparación como ocurre cuando se observa un barco a la distancia, un avión, etc. Ocurre con frecuencia que ambas afirman que ven el objeto de tamaños diferentes, a pesar de que en este caso las imágenes formada por la retina tienen igual magnitud. De ahí que no tenga sentido decir DE QUE TAMAÑO SE VE un objeto. A parte de su tamaño real, solo se puede definir con precisión el llamado TAMAÑO APARENTE.

Se denomina así al cociente entre el tamaño real AB y la distancia BN del objeto al punto nodal (prácticamente del objeto del ojo). Este cociente es la tangente del ángulo alfa. En la figura 66.1 se muestra que el mismo objeto colocado a diferentes distancias del ojo tiene tamaños aparentes distintos, mientras que diferentes objetos pueden tener el mismo tamaño aparente si están colocados a distancias adecuadas

TRAYECTORIA DE LA LUZ EN EL DIOPTRO OCULAR: La mayor parte de la refracción está dada por la córnea, porque los yaros de luz pasan desde el aire, cuyo índice de refracción es 1.0, a la córnea cuyo índice de refracción es 1.37, que hace las veces de lente convexa. Luego de la córnea los rayos van al humor acuoso cuyo índice de refracción es algo inferior al del vítreo (1.33), continuando la luz por el cristalino con mayor poder de refracción (1.42); por último, saliendo del cristalino los rayos llegan al humor vítreo, cuyo índice de refracción es igual al del humor acuoso Los rayos luminoso divergirán si pasan de un medio óptimamente más denso a otro menos denso, por tanto, del cristalino al humor vítreo divergirán hacia afuera del eje óptico principal. Si van de un medio de menor a otro de mayor densidad los rayos convergirán hacia adentro del eje óptico central. Cuando el foco o cuerpo emisor de rayos luminosos se localizan en el mismo plano del eje óptico principal, y proviene de una distancia de más de 6 metros los rayos son considerados paralelos o también podemos decir, cuando los rayos provienen del infinito; de esta manera, los rayos convergirán a formar el foco posterior a nivel de la retina. Cuando los rayos se encuentran originándose a menos de 6 metros, los rayos no son paralelos y por tanto divergen, y esta divergencia ira aumentando mientras más cerca este el objeto luminoso, formándose el foco por detrás de la retina dando una imagen retinal borrosa. Esta deficiencia la compensa el ojo humano mediante el reflejo de acomodación cuyo mecanismo exacto no ha sido comprendido a la perfección.

MECANISMO DE LA ACOMODACION: Cuando los músculos ciliares (longitudinal redondo y oblicuo) se contraen, desplazan el cuerpo ciliar hasta adelante y disminuyen el diámetro de la empalizada circular que forman los procesos ciliares, lo que hace que la zonula del que eta sostenido el cristalino al cuerpo ciliar se afloje, disminuyendo la presión que ejerce sobre la capsula de cristalino, permitiendo que esta se relaje, y que el cristalino se abombe aumentando su curvatura principalmente a expensas de la cara anterior, aumentando su poder de convergencia.

La acomodación es un movimiento reflejo cuyas fibras aferentes van por el nervio óptico, y las eferentes son fibras parasimpáticas que entran con el motor ocular común, el reflejo tiene un término de reacción de más de 36 céntimas de segundo, y es motivado cuando la imagen se hace borrosa en la retina.

AMPLITUD DE LA COMODACION: es el número de dioptrías en que el cristalino puede aumentar y así aumentar su poder de convergencia, partiendo desde la posición de reposo. Esta amplitud disminuye gradualmente con la edad, así: a los 8 años llega a las 12 dioptrías a los 20 a 11 dioptrías, a los 330 a 9 dioptrías y a los 50 a menos de 2 dioptrías. La disminución de la amplitud de acomodación con la edad, se debe a la disminución de la elasticidad del cristalino y a la disminución fuerza de contracción de los músculos ciliares. Este fenómeno se llama presbiopia o presbicia, mientras que la pérdida total de la acomodación se denomina cicloplejia. Sin presbicia el individuo podrá leer a una distancia de 33 centímetros utilizando 3 dioptrías en la acomodación, pero si hay disminución de la acomodación el punto cercano retrocede y la lectura solo será posible a 40 o 50 cm.