Biofísica da Visão

Fotorrecepção

Formação da imagem

Biofísica – Vet. 2019 - FCAV/UNESP

Receptores

Estímulos externos

Energia

eletromagnética

Transmissão

Processamento

Sistemas

sensoriais

Formação de imagens

no córtex visual

SNCVia aferente

Vias de comunicação do sistema nervoso

Visão - Sistema sensorial

Estímulo – energia

Receptor

Sistema nervoso interpreta

LUZ ➔ maioria dos seres vivos respondem a ela

Visão - transdução de fótons de luz em sinais elétricos

FOTORRECEPÇÃO

Interpretação pelo SNC

células fotorreceptoras ➔ conjunto de proteínas

(opsinas) que capturam fotóns de luz e geram sinais

elétricos

OLHOS ➔ órgãos fotorreceptores

• estrutura física diferenciada/especializada

• mecanismo de transdução

Luz ➔ radiação eletromagnética

Mamíferos - ondas eletromagnéticas - 400 e 750 m (luz visível)

ANATOMIA DO OLHO HUMANO

Músculos reto medial e lateral

movimento no plano horizontal

Músculos reto superior e

inferior e oblíquos superior e

inferior

movimento no plano vertical

e rotação do olho

Ácido hialurônico

Limbo

Glaucoma

CATARATA

cão gato

CORÓIDE

Tapete lucidum

Camada coroidea especializada (transparente)

Permite reflexão da luz

Animais noturnos

Fundo de olho – tapete lucidum

Fundo de olho

Diagnóstico (diabetes, glaucoma)

Ponto cego

Fóvea

Esclerótica

Músculos lisos radiais e circulares

Iris

Pupila

ÍRIS E PUPILA

ÍRIS E PUPILA

Felinos – fenda vertical

cabraPupilas em formato de fenda variam

de tamanho - até 300 x

Pupilas humanas, circulares - variação

entre a contração e a dilatação

máximas - 15 x

Pupilas em fenda – visão de

profundidade, foco com maior

resolução

Predador

Animais de casco – fenda horizontal

Visão de campo panorâmico,

expandido, mesmo quando estão

com a cabeça para baixo, enquanto

comem

Presas

REFLEXO PUPILAR

Dilatação da pupila

(midríase)

•S.N. Simpático

•Contração da musculatura

lisa radial

Constrição da pupila

(miose)

•S.N. Parassimpático

•Contração da musculatura

lisa circular

❖

ATROPINA ➔ inibe

acetilcolina

Comportamento da pupila

Reconhecimento de intoxicações e doenças neurológicas

Estreitamento – ingestão de papoula/derivados

Dilatação – ingestão de beladona, botulismo, patologias do

nervo ótico e retina

Closantel é um anti-helmíntico utilizado

principalmente em bovinos, ovinos e

caprinos.

Lesões mais evidentes: edema mielínico

no SNC, degeneração no nervo óptico,

redução da camada fotorreceptora e/ou

camadas nucleares da retina.

Fonte:

Furlan, F.H. et al. Intoxicação por closantel em ovinos e

caprinos no Estado de Santa Catarina. Pesq. Vet. Bras. v. 29,

p.89-93, 2009.

ÁREA VISUAL NO CÓRTEX

Campo de visão

CAMINHO VISUAL

Lesões

CAMINHO VISUAL

Retina

Tálamo

Córtex visual

COMO NÓS ENXERGAMOS?

Raios de luz (objeto) ➔ IMAGEM REAL, MENOR E INVERTIDA (sobre a

retina)

Abertura do olho - passagem de luz por uma lente e projeção num

anteparo (imagem é recebida e registrada).

Nervo Óptico ➔ transmissão de informações da retina para o cérebro

(inversão da imagem - posição normal)

Sistema óptico - olho

Dioptrias

DISTÂNCIA FOCAL

Dioptrias

F

F

F

Capacidade do cristalino em mudar de forma para ajustar a

imagem no foco

Acomodação

Acomodação

Capacidade do cristalino em mudar de forma

Mudança do

cristalino

durante a

acomodação.

Músculo

ciliar.

Ligamentos

suspensores.

Capacidade de acomodação Ponto próximo

10 anos 7cm

30 anos 15cm

50 anos 40cm

70 anos 200cm

PONTO PRÓXIMO DE VISÃO (PONTO DE

ACOMODAÇÃO)

Ponto mais próximo ao olho em que um objeto pode ser focalizado

com clareza por acomodação do cristalino. Ponto máximo de

acomodação.

Avanço da idade ➔ afastamento do ponto próximo de visão

PRESBIOPIA ➔ corrigida pelo uso de óculos com lentes convexas

RETINA

Cinco principais tipos

celulares:

❖ Fotorreceptores

cones e

bastonetes

❖ Células bipolares

❖ Células ganglionares

❖ Células horizontais

❖ Células amácrinas

Retina

Distinção de 10 camadas

Retina Retina de coelho

Cones e bastonetes

Retina humana: 120

milhões de bastonetes; 6

milhões de cones

FÓVEA CENTRAL

❖ Aves de rapina - 2 fóveas ❖ Na fóvea não há bastonetes

FÓVEA CENTRAL

Retina humana: 120 milhões de bastonetes; 6 milhões de cones

Retina de animais diurnos ou noturnos – varia a relação de cones e

bastonetes

•Bastonetes ➔ extremamente sensíveis à luz; visão noturna (escotópica)

•Cones ➔ apresentam limiar mais alto de luz; visão diurna (fotópica)

• Bastonetes ➔ presente em toda a retina

• Cones ➔ concentração na fóvea

Cones Bastonetes

ESTRUTURA DOS FOTORRECEPTORES

RODOPSINA - Pigmento fotossensível dos bastonetes

IODOPSINA - Pigmento fotossensível dos cones

Corrente do ESCURO

Despolarizante

Corrente do CLARO

Hiperpolarizante

NOS BASTONETES

VISÃO BINOCULAR

Posição dos olhos altera o

campo visual e a visão

binocular

Percepção espacial e de

profundidade

OLHO EMÉTROPE

Defeitos visuais

DEFEITOS DE REFRAÇÃO

DEFEITOS DE REFRAÇÃO

DEFEITOS DE REFRAÇÃO E CORREÇÃO

Lentes côncavas

Lentes convexas

Cavalos – 50 a 80% emétropes

- 1 a 30% míopes

- restante – hipermétropes

Bovinos – 70% míopes

Cães – 22% emétropes

- 55% míopes

- 23% hipermétropes

CONES

Três tipos de cones (cores primárias):

❖ Verde

❖ Vermelho

❖ Azul

Percepção das cores

DALTONISMO

Discromatopsia ou Discromopsia

Pranchas de Stilling e Ishihara

Químico John Dalton ➔ famoso por sua teoria atômica

Anos 90 ➔ mutação gênica

Percepção de Cores de Ishihara

Teste inventado pelo oftalmologista japonês Shinobu Ishihara em 1917

Visão normal – 74

Daltônico (vermelho e verde) – 21

Vermelho e verde8 % homens

1 % mulheres

Dalton e Sam eram daltônicos

Dois macacos ficaram curados de daltonismo com terapia genética

Uma equipe das universidades de Washington e da Flórida recorreu à terapia genética para curar o

daltonismo em dois macacos. O trabalho, que poderá ter consequências no tratamento de doenças

que envolvem as células cone em humanos, foi publicado na revista Nature. Uma das conclusões

mais relevantes é mostrar que é possível tratar estes problemas de visão em adultos, quando já não

temos a plasticidade cerebral dos primeiros anos.

Como os cientistas conseguiram avaliar e acompanhar o daltonismo em dois macacos? Com muito

treino e testes e com muitos anos de dedicação. Segundo o trabalho, Dalton e Sam são

acompanhados pela equipe há cerca de dez anos. Os dois macacos foram submetidos a diversas

provas, algumas semelhantes às que são feitas a crianças em todo o mundo e a exames em frente

ao computador.

Pesquisadores da Universidade de Manchester, no Reino Unido,

desenvolveram e testaram um tratamento em que o gene de um pigmento

que detecta a luz (rodopsina) foi inetado nos olhos de ratos cegos.

Após o tratamento, um teste simulava um ataque de coruja, em vídeo, no

qual os ratos demonstraram resposta positiva,

“O que podemos dizer é que os ratos normais reagiram à coruja da mesma

forma que os ratos deficientes visuais tratados, enquanto os ratos não

tratados não fizeram nada“, relatou um pesquisador do grupo.

A abordagem pretende atender a todos os tipos de cegueira, causados por

danos ou não, recuperando as células receptoras de luz.

Cientistas encontram cura para cegueira através da substituição de

células de visão nos olhos