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lunes, 16 de mayo de 2011

Sistema Visual

ESTRUCTURA ÓPTICA DEL OJO
Importancia de los sentidos
EL HOMBRE, al igual que la mayoría de los animales, cuenta con el sentido de la vista. Otros sentidos son el olfato, el oído, el gusto, el tacto y el equilibrio. Todos ellos son necesarios para poder llevar a cabo una vida plena y productiva; sin embargo, la ausencia o el mal funcionamiento de alguno tiene muy distintas repercusiones en el individuo. En otras palabras, es muy diferente la valoración de uno u otro de los sentidos. Es difícil imaginar la vida de un individuo que no se ubica en el espacio, que no tiene capacidad de saber en qué posición están sus brazos y sus piernas, que percibe el mundo que lo rodea en constante movimiento y que no puede mantenerse en ninguna posición. Quienquiera que haya tenido un vértigo prolongado puede atestiguar la sensación de desamparo e impotencia totales ante esta situación. Muy distinta trascendencia tiene, por ejemplo, la anosmia o ausencia de olfato, ya que quien la padece vive en un mundo sin olores y si bien esta situación es muy molesta, no es tan incapacitante como la pérdida de equilibrio.
La falta de equilibrio, olfato, gusto o tacto son raras, por lo que no se piensa mucho en ellas. No es el caso de los trastornos de refracción, los cuales son sumamente frecuentes. Se presentan a cualquier edad y abarcan una gran variedad de alteraciones que van desde una visión levemente defectuosa hasta una francamente deficiente. Esta última es incapacitante y en caso de presentarse produce una carga emocional importante. Como si esto no fuera suficiente, la presbicia o vista cansada (visión cercana defectuosa del adulto) es una condición irrenunciable, que todo adulto sufre después de la cuarta década de la vida. Lectura, escritura, trabajo fino de todo tipo se ven seriamente entorpecidos por esta situación que, hasta la fecha, la humanidad entera ha tenido que soportar por no poder evitarla. Para el adulto y el anciano, renunciar a los lentes es renunciar al mundo visual inmediato. Si a lo anterior agregamos que el promedio de vida ha aumentado sustancialmente, por lo cual más personas tienen la posibilidad de ser adultos y ancianos y que la vida moderna requiere cada vez más de una adecuada visión cercana, no es difícil concluir que la presbicia es un problema universal.
Todo lo anterior ha hecho que, de los órganos de los sentidos, sea la visión la que haya recibido mayor atención por parte de los médicos. En las ciencias, si se pretenden corregir los errores es imprescindible conocer a fondo el sustrato, es decir, las condiciones y mecanismos por los cuales dichos errores se presentan. Por lo tanto, es necesario conocer qué es y cómo funciona el sistema visual para poder pretender corregir o evitar sus alteraciones, defectos o limitaciones.
Los primeros estudios sobre los ojos y su relación con el cerebro se remontan a los trabajos de Alcméon de Crotona en el siglo VI a. C. Probablemente, Herófilo de Alejandría (300 a. C.) fue quien describió por primera vez la retina. A partir del Renacimiento surgen los grandes anatomistas y con ello el conocimiento del sistema visual se profundiza. Con la aparición de los microscopios en el Barroco, la estructura del sistema visual en general y del ojo en particular va cediendo paulatinamente sus secretos. En cuanto al funcionamiento óptico del ojo, no podemos dejar de mencionar el famosoHandbuch der Physiologischen Optik del berlinés Hermann von Helmholtz (1821-1894) y los trabajos del sueco Allvar Gullstrand (1862-1930).
Semejanzas entre el ojo y la cámara fotográfica
La visión, o sentido de la vista, es una función sumamente compleja, en la que intervienen numerosas estructuras. Para las personas en general, ojos y visión son sinónimos. Este concepto es erróneo, ya que los ojos son sólo parte de un amplio sistema que se extiende a la porción más posterior del cerebro.
Si analizamos las obras de divulgación científica vemos que tradicionalmente el ojo se ha comparado a una cámara fotográfica. La comparación es afortunada ya que ambas estructuras tienen amplias semejanzas.
Figura 1. Semejanzas entre el ojo y la cámara fotográfica.
Detengámonos momentáneamente en la figura 1 y comparemos los componentes ópticos del ojo y de la cámara fotográfica. Indudablemente, lo primero que llama la atención es que forma y tamaño son distintos. Ello no debe extrañarnos, ya que existe una gran variedad de cámaras y, si bien estamos acostumbrados a los formatos de uso familiar, las hay de todos tipos y tamaños, según sus aplicaciones y campos de utilización.
La lente de la cámara y la córnea del ojo cumplen objetivos semejantes. Ambas son lentes positivas cuya función es la de hacer que los rayos de luz que inciden en ellas enfoquen en un solo punto, película fotográfica o retina respectivamente. Para que córnea y lente trabajen en forma óptima deben ser perfectamente transparentes y tener las curvaturas adecuadas. De no ser así, la imagen proporcionada será defectuosa o no enfocará en el sitio debido.
Detras de la lente fotográfica se halla el diafragma, que no es otra cosa que un dispositivo que regula la cantidad de luz. Es sabido que las películas fotográficas tienen distintas sensibilidades (ASA) a la luz. Esta sensibilidad es función directa del tipo de emulsión con la que están fabricadas, por lo cual las que son poco sensibles (números de ASA bajos) requieren tiempos de exposición prolongados y gran cantidad de luz, mientras que las altamente sensibles (números de ASA elevados) requieren poca luz y tiempos de exposición breves. Si el obturador regula el tiempo de exposición, el diafragma controla la cantidad de luz que debe llegar a la película. Existen incluso películas fotográficas sensibles a radiaciones no visibles por el ojo humano, como los rayos X o las radiaciones infrarrojas. A diferencia de la película fotográfica, la retina cuenta con una sensibilidad luminosa muy reducida (limitada sólo al espectro visible). En el ojo, el iris, estructura muscular perforada en su centro (pupila), es el responsable del control de la luz. Así, a poca luz, el iris se dilata creando una pupila muy grande, mientras que si la luz es intensa el iris se contrae cerrando al máximo la pupila.
Figura 2. Acomodación.
Acomodación
Un proceso de suma importancia desde el punto de vista óptico es la capacidad de enfoque o acomodación. Pasemos brevemente a la figura 2 para entender este proceso. Al diseñar una cámara fotográfica el poder y la posición de la lente deben calcularse de tal suerte que los rayos paralelos de luz que la incidan enfoquen exactamente sobre la película fotográfica. En tal caso decimos entonces que el sistema está en foco. Sin embargo, si la fuente de luz se acerca a la cámara, los rayos de luz ya no son paralelos sino divergentes, por lo que la lente, cuyo poder es fijo, ya no puede traerlos en foco a la misma distancia sino detrás de la película fotográfica, tanto más lejos de ella cuanto más cerca esté el objeto por fotografiar. El sistema está entonces fuera de foco. En este caso, basta con alejar la lente de la película fotográfica la distancia necesaria para que el foco caiga nuevamente sobre la película. El sistema está nuevamente en foco. En las cámaras fotográficas esto se logra mediante un fuelle, un sistema de cremallera o un sistema de tornillo que permiten alejar la lente de la película. Con estos sistemas la cámara fotográfica cuenta con la posibilidad de enfocar la imagen.
En el ojo, el proceso de enfoque existe aunque el mecanismo es distinto. Inmediatamente detrás del iris se encuentra una estructura en forma de lente biconvexa (lupa) llamada cristalino. Este cristalino es, al igual que la córnea, perfectamente transparente pero, a diferencia de ella, es sumamente elástico en condiciones normales. En toda su periferia el cristalino está sujeto al ojo por unas fibrillas conectadas a un músculo circular (músculo ciliar). Cuando el cristalino está en reposo el sistema óptico del ojo que corresponde a la suma óptica de los poderes de la córnea y del cristalino hace que el ojo esté enfocado al infinito, es decir, a la visión lejana. Cuando el objeto se acerca, los rayos luminosos que llegan al ojo ya no son paralelos sino que paulatinamente se hacen cada vez más divergentes, por lo que el ojo tiene que modificar su fuerza en el músculo ciliar para poder enfocarlos en la retina. Como ya se mencionó, en la cámara esto se obtiene alejando la lente de la película fotográfica. En el ojo, el mismo resultado se obtiene modificando las curvaturas del cristalino, es decir, haciéndolo más y más convexo conforme el objeto observado se acerca. Para ello el músculo ciliar se contrae relajando la tensión a la que está sometido el cristalino, y éste se abomba aumentando por consiguiente su poder óptico. A este fenómeno se le conoce como acomodación y es el que nos permite poder ver con nitidez los objetos cercanos.
Fijación de la imagen
Volvamos nuevamente a la figura 1. En la cámara fotográfica la imagen del objeto llega a la película y se imprime en ella, es decir, ocasiona cambios físicos y químicos en la emulsión, que serán tratados ulteriormente en el laboratorio para dejar fija en el celuloide de la diapositiva o en el papel la imagen fotografiada. En el ojo, el equivalente de la película es la retina. La retina recibe entonces la imagen en foco gracias a las propiedades ópticas de la córnea y del cristalino, con la intensidad luminosa óptima determinada por el iris. Esta imagen se "fija" en la retina, ocasionando cambios físicos y químicos. La gran diferencia es que esta imagen es transformada por la retina en impulsos químicos y eléctricos que viajarán posteriormente hasta los centros visuales del cerebro para hacer que la imagen sea "vista" por el individuo. De esto nos ocuparemos más adelante.
El interior del ojo
Finalmente debemos agregar algunas palabras sobre la caja de la cámara fotográfica o el ojo en sí. Al colocar el rollo fotográfico dentro de la cámara hemos visto que la caja de ésta es negra por dentro. Ello tiene como finalidad evitar que la luz que entra a ella produzca reflejos e imágenes parásitas que se imprimirían también sobre la película. El ojo, al igual que la cámara, es negro por dentro. Existe sin embargo una gran diferencia. El interior de la cámara está lleno de aire mientras que el interior del ojo contiene en su mayor parte un gel transparente (humor vítreo) que ocupa todo el espacio comprendido entre el cristalino y la retina, y un líquido igualmente transparente (humor acuoso) que llena la pequeña cavidad comprendida entre el cristalino y la córnea.
En resumen, vemos que cámara fotográfica y ojo son similares ya que ambos cuentan con un sistema óptico potente que permite hacer converger los rayos de luz (lente vs.córnea y cristalino); un sistema de enfoque (fuelle o similar vs. acomodación por el cristalino); un sistema regulador de la cantidad de luz (diafragma/obturador vs. iris) y un sistema de registro de la imagen (película vs. retina).
Más adelante veremos que si el fotógrafo tiene problemas para obtener fotografías de buena calidad, el ojo tiene igualmente problemas para proporcionar imágenes de buena calidad sobre la retina. Estos problemas se conocen con el nombre genérico de trastornos de refracción o ametropías.
VÍAS Y CENTROS VISUALES
En el inciso anterior comparamos al ojo con una cámara fotográfica, lo que nos permitió obtener una idea clara de cómo funciona un ojo desde el punto de vista óptico. Claro está que esta descripción es sumamente simplista, ya que, como podrá imaginar el lector, las cosas no son tan sencillas como parecen. A pesar de ello y siendo nuestro objetivo la divulgación, consideramos que lo expuesto cumple perfectamente su objetivo.
Semejanzas entre el sistema visual y un sistema de vídeo
Siguiendo con las comparaciones, veamos ahora ya no la cámara fotográfica y el ojo, sino el sistema visual completo. El hombre no ve con los ojos sino a través de los ojos. El ojo es simplemente la primera etapa de un sistema sumamente complejo. La visión es una función del sistema nervioso central, es decir es una función cerebral. Para explicar este punto recurriremos a una nueva comparación.
Imaginemos ahora que en lugar de contar con una cámara fotográfica, tenemos una cámara de vídeo. El vídeo, como el cine, registra el movimiento, por lo que se parece más al ojo ya que éste además de registrar forma, tamaño y color, registra el movimiento. Con nuestra cámara de vídeo registramos una escena familiar cualquiera, por ejemplo, la fiesta de cumpleaños de uno de nuestros hijos. Si no cometimos errores al filmar y la cámara de vídeo funciona adecuadamente, tendremos registradas en la cinta las imágenes de la fiesta. Hasta aquí los hechos son semejantes a lo expuesto para la cámara fotográfica. Sin embargo, para tener acceso a la información, es decir, para ver el vídeo, necesitamos de otro equipo. Analicemos ahora la figura 3. Para ver el vídeo es necesario llevar la información registrada en la cinta a una videocassetera en donde se procesa la información y se envía a un monitor (aparato de televisión) que traduce esta información en imagen. Sólo contando con el equipo completo podremos ver las imágenes de la fiesta.
El sistema visual es en todo semejante al anterior. El ojo corresponde a la cámara de vídeo.
Figura 3. Semejanzas entre el sistema visual y un sistema de vídeo.
Los nervios ópticos transportan, en forma codificada, toda la información registrada en la retina a los centros analizadores del sistema nervioso en el cerebro para que el sujeto pueda ver lo que registran sus ojos. De esta forma, los centros nerviosos corresponden a la videocassetera y al monitor. El sistema visual cuenta además con otras conexiones dentro del mismo sistema nervioso que amplían enormemente sus potencialidades, permitiendo al individuo interpretar la información recibida, conectando ésta con la información de otros sistemas sensoriales, con la memoria, etcétera.
Las vías visuales son entonces los nervios que parten del ojo llevando la información visual a los centros cerebrales, y los centros visuales son aquéllos localizados en la corteza occipital del cerebro y son los encargados de decodificar la información y traducirla en una percepción visual que el individuo pueda interpretar.
En resumen, podemos decir que la visión es una función compleja en la que intervienen los órganos receptores de las imágenes (los ojos), un sistema que transporta la información (las vías visuales o nervios ópticos) y un centro de análisis de la información en el cerebro. Este sistema no está aislado sino que cuenta con múltiples conexiones con otros centros del sistema nervioso, permitiendo así que la visión forme parte activa e importante de la actividad cerebral del hombre. 

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Lcda. en Enfermería. Msc.Gerencia de Salud Pública. Diplomatura en: Docencia, Metodología e Investigación, Nefrología y Salud Ocupacional. Actualmente Bacherlor y Master en Ciencias Gerenciales.