Neurofotónica de la Visión abril de 2007

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1 SISTEMAS VISUALES AGM - abr-07 1 El ojo es el órgano que ha evolucionado para detectar la luz. Se sabe que los ojos de los insectos consisten de un grupo de lentes compuestas, mientras que los ojos de los vertebrados tienen lentes simples. Pero además están hechos de tipos diferentes de células: los ojos de los insectos están formados de células lamadas fotorreceptores rhabdoméricos; los vertebrados por fotorreceptores ciliarios. La diferencia más obvia entre esas células es la manera en que las células aumentan su superficie para acomodar grandes cantidades de sensores de luz. Las células rhabdoméricas están cubiertas de pequeñas protusiones parecidas a dedos. Las células ciliares tiene prolongaciones similares a cabellos que se extienden para formar algo parecido a pequeñas sombrillas. En la mayoría de los vertebrados y algunos moluscos, el ojo funciona proyectando imágenes a una retina sensible a la luz. Gracias a los ocelos u ojos simples, sensibles a la luminosidad ambiental, determinan exactamente el momento del primer despegue matutino y el último vuelo posible al anochecer. a sus dos enormes ojos compuestos, añadieron varios ojos simples u ocelos. Universidad de California en Berkeley Foto: Luke Lee. Algunos 250 imágenes por segundo, frente a las 16 del ser humano AGM - abr-07 4 AGM - abr-07 5 AGM - abr-07 6

2 AGM - abr-07 7 AGM - abr-07 8 EL OJO HUMANO AGM - abr-07 9 AGM - abr AGM - abr AGM - abr-07 12

3 Henry Gray ( ) AGM - abr dioptrías. La luz entra a través de la cornea, donde tiene lugar gran parte de la curvatura que sufre la luz. El cristalino permite enfocar objetos situados a diferentes distancias. Al igual que la córnea, contribuye a refractar la luz que entra en el ojo y la proyecta sobre la retina. Se encuentra sostenido por la zónula de Zinn, un ligamento que conecta el músculo ciliar con la cápsula. AGM - abr la pupila que comunica la cámara anterior del ojo con la cámara posterior. Las fibras musculares del iris la constituyen dos músculos, el esfínter del iris que va a producir miosis, es decir contracción de la pupila y el dilatador de la pupila que va a producir midriasis. La fóvea es una pequeña depresión en la retina, en el centro de la así llamada mácula lútea. En el ojo humano tiene un diámetro aproximado de 1,5 milímetros. En todos los mamíferos, la fóvea es el área de la retina dedicada a la visión más nítida. AGM - abr-07 18

4 Conjuntiva Es una membrana mucosa y transparente que tapiza el globo ocular. Ayuda a lubricar el globo ocular, produciendo mucosidad y lágrimas, aunque éstas en una cantidad menor que las glándulas lagrimales. Venas en el coroides Conjuntiva bulbar, que recubre la esclerótica. Conjuntiva tarsal, que recubre la parte posterior del párpado. La coroides es, junto a iris y cuerpos ciliares, parte de la úvea. Es una membrana de coloración oscura que se encuentra entre la retina y la esclerótica. Hacia atras se perfora por los elementos del nervio óptico y por delante se continua con la zona ciliar. La función de la coroides es mantener la temperatura constante y nutrir a algunas estructuras del globo ocular. En los animales nocturnos, la coroides es reflectante (tapetum lucidum) * Arterias en el coroides Sin capa esclerótica AGM - abr h = iris (anatomía) g = cámara posterior f = zónula e = retina i = pupila j = córnea k = cámara anterior (rellenada con Humor acuoso) l = cuerpo ciliar d = coroides m=cristalino c = esclerótica b = disco óptico o = humor vítreo a = nervio óptico p = fóvea n = ligamento de suspensión del cristalino AGM - abr La cara retiniana del nervio óptico se denomina disco óptico o papila óptica. El disco óptico, por lo regular es algo oval, de 1.5 mm de diámetro, situado en el lado nasal del polo posterior. En el borde del disco, se interrumpe en forma súbita la continuidad de los tejidos retinianos, salvo en las fibras del nervio óptico. AGM - abr Corresponde a la entrada del nervio óptico y se ve como una formación redonda, amarilla o rosado-crema Hay millones de fibras nerviosas que van desde la retina al nervio óptico, las cuales se juntan en el disco óptico. Conforme aumenta la presión del fluido dentro del ojo, daña estas fibras nerviosas, que son muy sensibles, y empiezan a morir. Al ocurrir esto, el disco óptico comienza a hacerse hueco rechazando las fibras del nervio óptico, el cual adoptará la forma de copa o curva. Si la presión se mantiene muy alta por demasiado tiempo se puede dañar el nervio óptico, resultando en pérdida de la visión. (Glaucoma) AGM - abr AGM - abr-07 24

5 Una sacada es un movimiento rápido del ojo, cabeza u otra parte del cuerpo de un animal o dispositivo Si toda la escena fuera vista en alta resolución, el diámetro del nervio óptico sería incluso mayor que el del propio globo ocular. Por esto, un procesado de toda la escena en alta resolución requeriría además un cerebro varias veces superior al actual. Una sacada típica dura entre 20 y 200 milisegundos. LA RETINA AGM - abr gliales de Müller ocupan completamente la superficie de la retina sobre la cámara vítrea. Las fibras ópticas están constituidas por los axones de las células ganglionares y, en la mayoría de las especies, no están mielinizadas dentro de la retina la cabeza del nervio óptico o papila óptica, en donde giran y abandonan el globo ocular con el nervio óptico AGM - abr AGM - abr Corte de la retina 2. Epitelio pigmentario 3. Cono 4. Bastoncito 5. Célula horizontal 6. Célula bipolar 7. Célula amacrina 8. Célula ganglionar 9. Nervio óptico 10.Capa nuclear externa 11.Capa plexiforme externa 12.Capa plexiforme interna 13.Capa de las células ganglionares 14. Estímulo luminoso AGM - abr Ramón y Cajal, utilizando el método de Golgi(1885 método de tinción) a: bastoncitos; b: conos; g: células bipolares para bastón; f: células bipolares para conos.; r, i, j: células ganglionares. 1.- Capa de los conos y los bastones 2.- Capa limitante externa 3.- Capa de los granos externos 4.- Capa plexiforme externa A: Células pigmentadas; B: células epiteliales AGM - abr-07 30

6 Neuronas retinianas teñidas con el método de Golgi Las células del epitelio pigmentario, que forman la capa más externa de la retina. Se organizan como una sola capa de células que reposan sobre una membrana basal (participando en la constitución de la membrana de Brüch) y se caracterizan por la presencia de gránulos de melanina (pigmento negro en la capa pigmentada) en su citoplasma, que absorben toda la luz que llega hasta su nivel reduciendo el reflejo distorsionante dentro del ojo, absorbiendo cualquier luz no percibida por los fotorreceptores y mejorando la agudeza visual. Sin la melanina los rayos de luz se reflejarían y se tendría visión difusa. En los albinos, y debido a cuestiones hereditarias, no tienen melanina, y por eso su agudeza visual es peor. AGM - abr Stephen Polyak AGM - abr Neuroglía Además de las neuronas, el sistema nervioso está constituido por células gliales. Al conjunto de células gliales se las denomina genéricamente glía o neuroglía. Hay alrededor de 10 a 50 veces más células gliales que neuronas. Las células gliales, entre las que cabe destacar a las células de Müller, astroglia y microglia, fueron ya descritas por Cajal hacia más de 100 años (1892). La glía cumple funciones de sostén y nutrición. Célula de Muller (Darnell y cols. 1990) El tejido glial o «glia» fue descrito por primera vez en 1856 por el patólogo Rudolf Virchow, siendo descrito inicialmente como el tejido conectivo propio del cerebro. El papel de las células gliales en el desarrollo y control de la función sináptica, y por tanto en la velocidad de aprendizaje, es reciente (2004) AGM - abr membrana limitante interna (ILM) se sitúa a nivel de la superficie de contacto entre la retina y el humor vítreo actuando como barrera de difusión entre ambos. AGM - abr Astrositos: en las porciones centrales y periféricas de la retina Los astrocitos se encuentran casi exclusivamente a nivel de la capa de fibras del nervio óptico. Su morfología cambia según su localización, de manera que pasan de ser muy elongados a nivel de la retina central a una morfología estrellada a nivel de la retina periférica (Schitzer, 1988). No existen astrocitos a nivel de la fóvea avascular ni de la ora serrata. AGM - abr células microgliales derivan del mesodermo circundante a las vesículas ópticas, por lo que estrictamente no son células neurogliales. Penetran en la retina coincidiendo con los precursores de los vasos sanguíneos. AGM - abr-07 36

7 abril de 2007 Neurofotónica de la Visión Optobionica AGM - abr-07 Se instala entre las dos capas de células de la retina. Lo que hace el chip es emular lo que hace la primera capa. Se trata de un chip con fotocélulas. (Sí, aunque parezca mentira, en un disco de 2 mm de diámetro, se comprimen fotocélulas). El chip se alimenta de la 38 energía de la luz que le llega.

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