FISIOLOGÍA DE LA VISIÓN:
MECANISMOS BÁSICOS DEL PROCESO VISUAL
FISIOLOGÍA DE LA RETINA
Prueba de oposición para optar al cargo
de Profesor Titular de Fisiología de
la Facultad de Ciencias Médicas de
la Universidad Nacional de Rosario
Dr. Pablo Arias
Prof. Adjunto de Fisiología
FMED-UBA
FCM-UNL
Fisiología
de la Visión
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OBJETIVOS OPERATIVOS
EL ESTUDIO DE LOS TEMAS DEL PRESENTE SEMINARIO
DEBE PERMITIRLES:
 Enumerar las funciones del sistema visual
 Graficar el sistema óptico del ojo humano y la potencia
de sus lentes. Describir los errores de refracción más
frecuentes y la forma de corregir dichos errores.
 Graficar el trayecto de las fibras del nervio óptico hasta
el núcleo geniculado lateral y la proyección desde esta
estación hasta la corteza visual primaria.
 Utilizando el esquema anterior, describir el campo visual
de cada ojo y predecir los déficits visuales que se
producirán como consecuencia de lesiones en las
distintas partes de la vía óptica
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OBJETIVOS OPERATIVOS:
EL ESTUDIO DE LOS TEMAS DEL PRESENTE SEMINARIO
DEBE PERMITIRLES:
 Enumerar las células nerviosas que constituyen la retina
indicando las conexiones entre ellas.
 Describir los distintos tipos de fotorreceptores y su
sensibilidad espectral. Explicar los conceptos de visión
fotópica y escotópica.
 Diferenciar las dos vías funcionales (conos y bastones)
de conducción centrípeta de la señal visual.
 Enumerar los elementos oculares que permiten una
agudeza visual normal y describir la evaluación de este
parámetro. Explicar la importancia de la fóvea para la
visión discriminativa.
 Dibujar esquemáticamente el proceso de
fototransducción indicando las moléculas y elementos
químicos que en él intervienen.
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La luz visible es sólo una fracción del espectro electromagnético
(~400 - ~700 nm) que puede ser captada por el ojo humano…
Efectos
térmicos
Efectos
fotoquímicos
LUZ VISIBLE
Efectos
ionizantes
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RELEVANCIA FISIOLOGICA
DEL SISTEMA VISUAL (SV)
 El desarrollo de mecanismos para detectar y
transducir la energía lumínica es una ventaja
adaptativa relevante
 El SV es el más complejo de los sistemas
sensoriales
 El SV aporta al cerebro el 80% de la información
proveniente del medio
 Interviene además en la ritmicidad circadiana, en el
equilibrio y en la generación de reflejos posturales
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RELEVANCIA FISIOLOGICA
DEL SISTEMA VISUAL (SV)
 El desarrollo de mecanismos para detectar y
transducir la energía lumínica es una ventaja
adaptativa relevante
 El SV es el más complejo de los sistemas
sensoriales
 El SV aporta al cerebro el 80% de la información
proveniente del medio
 Interviene además en la ritmicidad circadiana, en el
equilibrio y en la generación de reflejos posturales
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RELEVANCIA FISIOLOGICA
DEL SISTEMA VISUAL (SV)
 El desarrollo de mecanismos para detectar y
transducir la energía lumínica es una ventaja
adaptativa relevante
 El SV es el más complejo de los sistemas
sensoriales
 El SV aporta al cerebro el 80% de la información
proveniente del medio
 Interviene además en la ritmicidad circadiana, en el
equilibrio y en la generación de reflejos posturales
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RELEVANCIA FISIOLOGICA
DEL SISTEMA VISUAL (SV)
 El desarrollo de mecanismos para detectar y
transducir la energía lumínica es una ventaja
adaptativa relevante
 El SV es el más complejo de los sistemas
sensoriales
 El SV aporta al cerebro el 80% de la información
proveniente del medio
 Interviene además en la ritmicidad circadiana, en el
equilibrio y en la generación de reflejos posturales
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FENÓMENO VISUAL
SEÑAL
ÓRGANO RECEPTOR
CAPTACIÓN +
FOTOTRANSDUCCIÓN
IMPULSO NERVIOSO
MENSAJE
INTERPRETACIÓN
PROCESAMIENTO
EN AREAS PRIMARIAS
Y SECUNDARIAS
(50% DEL
NEOCORTEX)
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Se ha comparado el ojo con una cámara:
 una lente deformable (el cristalino) refracta la luz
permitiendo la formación de una imagen bidimensional
invertida en la parte posterior del ojo;
 el iris toma la función del
diafragma, regulando la
entrada de luz
 la retina — sensible a la luz
hace las veces de película.
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epitelio
pigmentario
bastones
conos
capa plexiforme ext.
cél. horizontales
cél. bipolares
cél. amácrinas
capa plexiforme int.
cél. ganglionares
fibras nerviosas
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epitelio
pigmentario
bastones
conos
capa plexiforme ext.
cél. horizontales
cél. bipolares
cél. amácrinas
capa plexiforme int.
cél. ganglionares
fibras nerviosas
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epitelio
pigmentario
bastones
conos
capa plexiforme ext.
cél. horizontales
cél. bipolares
cél. amácrinas
capa plexiforme int.
cél. ganglionares
fibras nerviosas
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SISTEMA DUAL DE RECEPCIÓN
Y PROCESAMIENTO DE LA
INFORMACION VISUAL
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SISTEMA DUAL DE RECEPCIÓN
Y PROCESAMIENTO DE LA
INFORMACION VISUAL
Bastones
-N~ 120 x 106
-Visión acromática
-Alta convergencia
-Elevada sensibilidad
-Baja discriminación
espacial
-Adaptación lenta
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SISTEMA DUAL DE RECEPCIÓN
Y PROCESAMIENTO DE LA
INFORMACION VISUAL
Bastones
-N~ 120 x 106
-Visión acromática
-Alta convergencia
-Elevada sensibilidad
-Baja discriminación
espacial
-Adaptación lenta
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SISTEMA DUAL DE RECEPCIÓN
Y PROCESAMIENTO DE LA
INFORMACION VISUAL
Bastones
-N~ 120 x 106
-Visión acromática
Conos
-Alta convergencia
-N~ 5 x 106
-Elevada sensibilidad
-Visión cromática
-Baja discriminación
espacial
- Baja convergencia
-Adaptación lenta
- Baja sensibilidad
- Alta discriminación
espacial
-Adaptación rápida
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LA MAYOR CONVERGENCIA AUMENTA LA SENSIBILIDAD
A LA LUZ DE LOS BASTONES, PERO A COSTA DE UNA
DISMINUCION EN LA CAPACIDAD DE DISCRIMINACION
CAMPO RECEPTIVO
 Conos y bastones 
grado de convergencia
 Convergencia 
mejor detección de luz,
menor resolución
espacial
 Relación conos/CG ~1
maximiza la visión
discriminativa
(agudeza visual)
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fotorrefotorreceptores
ceptores
bastón
cono
cono
células
bipolares
células
ganglionares
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EL AUMENTO DE LA CONVERGENCIA REDUCE EL NUMERO
DE UNIDADES DE INFORMACION POR AREA
(~DISMINUYE LA CANTIDAD DE PIXELS)
Sistema de Bastones
(ALTA CONVERGENCIA)
(BAJA CONVERGENCIA)
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Sistema de Conos
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LA FOTOTRANSDUCCION CONVIERTE LA ENERGIA
LUMINOSA EN CAMBIOS EN EL POTENCIAL DE
MEMBRANA
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UN DERIVADO DE LA VITAMINA A, EL 11-cis RETINAL,
ES LA MOLECULA FOTOSENSIBLE (CROMOFORO) DEL
PIGMENTO VISUAL DE CONOS Y BASTONES
CONOS Y BASTONES PRESENTAN
DISCOS CON PIGMENTO VISUAL
(OPSINAS) “APILADOS” EN SU
SEGMENTO EXTERNO
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EL PRIMER PASO DE LA FOTOTRANSDUCCION ES
EL CAMBIO CONFORMACIONAL DEL 11-cis-RETINAL
PRESENTE EN EL PIGMENTO VISUAL
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EN LA OSCURIDAD SE GENERA GMP CÍCLICO
QUE MANTIENE ABIERTOS CANALES DE SODIO
SENSIBLES A ESTE NUCLEOTIDO
Estado de
despolarización
tónica (-30 mV)
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EN PRESENCIA DE LUZ SE REDUCEN LOS NIVELES
DE GMPc Y SE CIERRAN LOS CANALES DE SODIO
EL RECEPTOR SE HIPERPOLARIZA PORQUE SIGUE SALIENDO K+ AL EXTERIOR
CON LO QUE SE SUPRIME LA LIBERACION DE GLUTAMATO, QUE EXCITA
A LAS CELULAS BIPOLARES. EN FORMA CONSTANTE.
EL CESE DE ESTA SEÑAL ESFisiología
INTERPRETADO
COMO PRESENCIA DE LUZ
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LA CADENA DE TRANSDUCCION AMPLIFICA
CONSIDERABLEMENTE LA SEÑAL FOTICA
(CONFIERE ALTA SENSIBILIDAD A LA LUZ)
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AGUDEZA VISUAL
 Aparato óptico  imagen bidimensional,
nítida y pequeña sobre
la retina
 Función nerviosa  transducción fótica +
integración en la retina
 Integridad de ambos procesos agudeza
visual normal
 Agudeza visual  capacidad para discriminar
detalles finos de un objeto en el campo visual
c/iluminación adecuada)
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AGUDEZA VISUAL
 AV  exploración ocular
más sencilla
 Información global de la
funcionalidad del sistema
visual
 Parámetro relevante, pero
olvidado, a evaluar en APS
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DETERMINANTES DE LA AGUDEZA
VISUAL NORMAL
 ojo emétrope
 mácula/fóvea con alta densidad de
conos  retina periférica
 medios transparentes
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ELEMENTOS OCULARES QUE
DETERMINAN LA REFRACCION DE LA LUZ
Imagen
Humor
vítreo
1.34
Objeto
Cristalino
1.40
Humor
acuoso
1.33
Cornea
1.38
Poder total de refracción ~60 dioptrías

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Aire
1.00
distancia focal 1.65 cm
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Ametropías
 Miopía
 Hipermetropía - Presbicia
 Astigmatismo
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Miopía
 Defecto refractivo:
rayos que inciden
paralelos (infinito
teórico) se enfocan por
delante de la retina
 axial – de curvatura –
de índice
 Corrección: lentes
divergentes que
“separan” los rayos de
luz.
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Presbicia
 En condiciones normales
la acomodación permite
enfocar sobre la retina
objetos entre el infinito
y la distancia de lectura
(25-30 cm)
 A partir de los 40 años
el cristalino pierde su
capacidad para enfocar
los objetos cercanos
 En forma similar a la
hipermetropía, se
corrige con lentes
convergentes.
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LA FOVEA RETINIANA, ELEMENTO CLAVE DE
LA VISION DISCRIMINATIVA
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epitelio
pigmentario
conos
capa plexiforme ext.
cél. horizontales
cél. bipolares
fovéola
cél. amácrinas
capa plexiforme int.
cél. ganglionares
fóvea = 500-700 m
La retina foveal mide menos de 150 m de espesor, desapareciendo
la capa de fibras nerviosas y gran parte de los cuerpos de las
células ganglionares
y amácrinas
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densidad
máxima de
bastones
DISCO OPTICO
DENSIDAD DE RECEPTORES
(103 / mm2)
densidad máxima de conos
bastones
conos
EXCENTRICIDAD en grados
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Primeras observaciones de la
Microscopía de fluorescencia:
región foveal realizadas
bastones densamente 36
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por
Ramón y Cajal en 1888
agrupados en la fóvea
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Mácula c/fóvea
central
AGUDEZA VISUAL
FONDO
DE OJO
NORMAL
AGUDEZA
VISUAL
9/10
Papila
óptica
AGUD
Arcadas
vasculares
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AGUDEZA VISUAL
LESION CASI
TOTAL DE
LA RETINA
PERIFERICA
POR TRATAMIENTO
CON RAYOS
LASER
CON MACULA
INTACTA:
AGUDEZA
VISUAL
9/10
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Mácula c/edema
AGUDEZA VISUAL
EDEMA
Y OTRAS
LESIONES
DE MACULOPATIA EN
PACIENTE
CON DM
TIPO 2
AGUDEZA
VISUAL
4/10
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¿POR QUÉ VEMOS LOS COLORES
QUE VEMOS?
rayos del
extremo
rojo
rayos del
extremo
azul-violeta
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VISION DE LOS COLORES: TEORIA
TRICROMATICA
 Young / von Helmholtz (~1800): las variaciones de la
escala cromática son percibidas por una codificación
que involucra tres colores (azul, verde, rojo)
INTEGRACIÓN DE
LA SALIDA DE LOS
3 TIPOS DE CONOS
DISCRIMINACIÓN DE
LOS COLORES
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•
Conopsina azul (S)
•
Rodopsina (bastones)
•
Conopsina verde (M)
•
Conopsina roja (L)
Absorbancia
LOS PIGMENTOS VISUALES
PERTENECEN A UNA FAMILIA DE
PROTEÍNAS 7-DTM
Longitud de onda (nm)
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Absorbancia
Longitud de onda (nm)
¿Por qué seguimos viendo un objeto de un color
determinado a pesar de variaciones importantes
(sin llegar a la penumbra) de su iluminación?
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43
LAMINAS DE ISHIHARA
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44
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45
Hemianopsia bitemporal
Tumor hipofisario con expansión supraselar
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Traumatismo con
fractura de orbita izquierda
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BIBLIOGRAFIA UTILIZADA
 Guyton-Hall  Tratado de Fisiología Médica,
11ma edición, 2006
 Kandel-Jesse-Schwarz  Principios de
Neurociencias, 4ta edición, 2001
 Kolb  How the Retina Works, Scientific
American 2003; 91: 28-35
 Arribas  Fototransducción en la Retina
http://portal.uam.es/portal/page/profesor/epd2_asignat
uras/asig12344/informacion_academica/Clase%20F85Transduccion%20sensitiva%20en%20la%20retina.pdf
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47
¡¡¡MUCHAS GRACIAS POR SU
PRESENCIA Y SU ATENCIÓN!!!
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FISIOLOGÍA DEL OJO Y PERCEPCIÓN