Biofísica de la Visión

Biofísica de la Visión

La luz es la una clase de energía  electromagnética radiante que puede ser percibida por el  ojo humano. De todo el espectro, la porción que el ser humano es capaz de ver es muy pequeña en comparación con las otras regiones espectrales.

Esta región, denominada espectro visible comprende longitudes de onda desde los 380 nm hasta los 780 nm.

Cuando se refiere a la luz, hablamos de ondas electromagnéticas que estimulen la retina, si todas las longitudes de ondas del espectro visible impactan al mismo tiempo en la retina se percibiría la sensación de blanco

Naturaleza de la luz

Teoría electromagnética: propuesta por Maxwell

Esta teoría considera que la luz es una onda electromagnética, consistente en un campo eléctrico que varía en el tiempo generando a su vez un campo magnético y viceversa, ya que los campos eléctricos variables generan campos magnéticos (ley de Ampère) y los campos magnéticos variables generan campos eléctricos (ley de Faraday)

Teoría Ondulatoria: propuesta por Huygens.

Considero que la luz viajaba en forma de ondas a gran velocidad  y que necesita de un medio transmisor.  La luz es como un movimiento ondulatorio semejante al que produce con el sonido

Teoría corpuscular: propuesta por Newton

La teoría corpuscular estudia la luz como si se tratase de partículas sin carga y sin masa llamadas fotones, capaces de portar todas las formas de radiación electromagnética.

 Las partículas  viajan hacia fuera de la fuente en líneas rectas y a gran velocidad

Propiedades de la luz

1. Refracción

La refracción es el cambio brusco de dirección que sufre la luz al cambiar de un medio, sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen  de índices de refracción distintos. Este fenómeno se debe al hecho de que la luz se propaga a diferentes velocidades según el medio por el que viaja.

• El índice de refracción en el aire es 1.
• En la córnea es de 1.38
• El del cristalino es 1.41
• El índice de refracción del humor acuoso y humor vítreo es de 1.34.

El humor acuoso contribuye a la refracción de la luz que penetra en el ojo para que los rayos luminosos converjan finalmente en la retina.

[pic 1]

1. Reflexión

Es el cambio de dirección que experimenta la onda cuando choca contra un obstáculo.

• El rayo que incide sobre la superficie se denomina rayo incidente y el que se refleja rayo reflejado.
• El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal se encuentran en un mismo plano.
• La medida del ángulo de incidencia es igual a la medida del ángulo de reflexión

Todos los cuerpos reflejan parte de la luz que cae sobre ellos, es decir, devuelven parte de la luz del mismo lado por el cual la recibieron.

La visión de los objetos se lleva a cabo precisamente gracias al fenómeno de la reflexión, los rayos luminosos que provienen de la fuente se reflejan en la superficie del objeto y revelan al observador los detalles de su forma y su tamaño.

[pic 2]

[pic 3]

El Ojo

1. Esclerótica

La cubierta externa del globo ocular de color blanco, es una capa resistente, opaca y curva de tejido conectivo que protege las estructuras internas y ayuda a mantener la rigidez del globo ocular.  

En la superficie anterior del ojo, esa misma capa se convierte en la córnea, que es más delgada y transparente y a través de la cual penetra la luz.

2. Coroides

Es una capa de células llenas de un pigmento negro debido a la presencia de la proteína melanina la cual absorbe el exceso de luz e impide que la luz reflejada internamente haga borrosa la imagen, tiene los vasos sanguíneos que van a nutrir a la capa más interna “la retina”.

3. Retina

Es la parte sensorial del ojo, fotosensible localizada en el fondo del ojo, aquí se localizan las células responsables de la visión: conos y bastones.

a) Bastones.

• Responsables de la visión en blanco y negro.
• Son estimulados por la luz difusa o tenue.
• Existen de 120 A 130 millones.
• Participan en la visión escotopica (nocturna)
• Los bastones contienen un pigmento llamado Rodopsina.
• La rodopsina a su vez está formada por una opsina (Escotopsina) que actúa en la oscuridad y un lípido llamado retinal.  
• Localizados hacia la periferia de la retina.

b) Conos.

• Son responsables de la visión a colores y son estimulados con mucha luz
• Los conos participan en la visión fotopica (visión diurna)..
• Localizados en la fóvea o mancha amarilla.
• Tienen diferentes pigmentos: conos rojos (eritropsina), cono verde (cloropsina) y cono azul (cianopsina).
• Son de menor tamaño (30 um)

Los 3 tipos de conos mencionados más arriba son llamados:

1. Tipo L: sensibles a longitudes de onda larga (Rojo), sensibilidad máxima 570 nm
2. Tipo M: sensibles a longitudes de onda mediana (Verde), sensibilidad máxima  535 nm
3. Tipo S: sensibles a longitudes de onda corta (corta = short). (Azul), sensibilidad máxima 420 nm.

La tríada rojo - verde - azul, conocida también como RGB (Red, Green, Blue) se considera idealmente como el conjunto de colores primarios de la luz. Se eligen estos colores como primarios puestos que con ellos es posible estimular los tres receptores de color de manera casi independiente, proporcionando una gama especialmente amplia.

En el centro de la retina se encuentra la zona de mayor agudeza visual del ojo, una pequeña área cóncava llamada fóvea o mancha amarilla.

En la mancha amarilla, están concentrados los conos fotosensibles, cuya función es captar las imágenes formadas por luces intensas, percibir los detalles finos y detectar los colores.

[pic 4]

4. Cristalino.

Es una lente biconvexa o positiva que puede ser utilizada  para enfocar  imágenes situadas a diferentes distancias, Esta estructura divide al ojo en cámara anterior y cámara posterior.

El músculo ciliar  está adherido al cristalino mediante unas fibras que se llaman ligamento suspensorio del cristalino.

 Es avascular carece de irrigación sanguínea

Cuando la persona envejece aparece la presbicia.

Elástico para realizar el proceso de acomodación: esto es lo que sucede en el ojo al acercarse a un objeto, aumenta el poder de convergencia, aumenta la curvatura del cristalino.  

...