biofísica da visão fotorrecepção e formação da imagem · conseguiam fazer antes da terapia...

Biofísica da Visão

Fotorrecepção e

formação da imagem

Receptores

Estímulos externos

Energia

eletromagnética

Transmissão

Processamento

Formação de imagens

no córtex visual

SNC Via aferente

Vias de comunicação do sistema nervoso

Sistema sensorial - Visão

Estímulo (energia específica)

Receptor (estrutura especializada)

Interpretação (sistema nervoso)

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 de energia

Luz radiação eletromagnética

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

Cores do espectro 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

Componentes do olho

• Músculo ciliar

• Fibras zonulares

• Cristalino

Componentes do olho

• Músculo ciliar (íris)

• Fibras zonulares

• Cristalino

Sistema de drenagem

Glaucoma

Sistema de drenagem

CRISTALINO

Catarata cão gato

Fundo de olho – tapete

lucidum

Camada coroidea

especializada (ausência de

pigmento)

Pupilas dilatadas pela baixa

luminosidade noturna favorecem a

reflexão dos raios

CORÓIDE

No tapete lucidum, não há pigmentação

para absorver os raios luminosos

incidentes e eles voltam.

Tapete lucidum

Fundo de olho

Diagnóstico (diabetes, glaucoma)

Ponto cego

Esclerótica

Músculos lisos radiais e circulares

Iris

Pupila

ÍRIS E PUPILA

ÍRIS E PUPILA

ÍRIS E PUPILA

Característica – posição do animal na

cadeia alimentar

Felinos – fenda vertical (predadores)

Animais de casco – fenda horizontal

(presas)

cabra

Função da pupila

• Controlar a quantidade de luz que entra no olho.

• Controlar a precisão das imagens (onde está o foco de

visão e o que fica fora de foco).

• O desenvolvimento de tipos diferentes de pupila está

relacionado ao fato do animal ser predador ou presa.

• Presas – pupilas horizontais. Mesmo ao abaixar a cabeça,

as pupilas horizontais continuam paralelas ao chão

(ciclovergência) + olhos ao lado da cabeça → campo de

visão mais amplo (defesa).

• Predadores – pupilas verticais + posição frontal →

precisão de detalhes, profundidade

Músculos radiais e circulares da íris humana

REFLEXO PUPILAR

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 (alcalóides), botulismo,

patologias do nervo ótico e retina

Closantel é um anti-helmíntico derivado da salicilanida eficaz contra

Fasciola hepatica, Haemonchus contortus e Oestrus ovis, utilizado

principalmente em bovinos, ovinos e caprinos.

Histologicamente, as lesões mais evidentes são edema mielínico no SNC

(status spongiosis) e nervo óptico, degeneração e depleção 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

CAMINHO VISUAL

Lesões

COMO NÓS ENXERGAMOS?

Raios de luz (objeto) IMAGEM 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)

Construção de uma imagem

1,5 cm no olho humano Distância variável

Sistema óptico - olho

Dioptrias

DISTÂNCIA FOCAL

Dioptrias

F

F

F

OLHO EMÉTROPE

Defeitos visuais

DEFEITOS DE REFRAÇÃO

DEFEITOS DE REFRAÇÃO

DEFEITOS DE REFRAÇÃO E CORREÇÃO

Lente divergente

Lente convergente

Cavalos – 50 a 80% emétropes

- 1 a 30% míopes

- restante – hipermétropes

Bovinos – 70% míopes

Cães – 22% emétropes

- 55% míopes

- 23% hipermétropes

Míope........

Capacidade do cristalino em mudar de forma para ajustar a imagem

no foco, quando ela muda de distância

Capacidade do cristalino em mudar de forma para ajustar a imagem

no foco, quando ela muda de distância

Acomodação

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

RETINA

Cinco principais tipos

celulares:

Fotorreceptores

cones e bastonetes

Células bipolares

Células ganglionares

Células horizontais

Células amácrinas

Retina

Retina de coelho

Luz

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)

ESTRUTURA DOS FOTORRECEPTORES

RODOPSINA - Pigmento fotossensível dos bastonetes

IODOPSINA - Pigmento fotossensível dos cones

Ciclo da decomposição da rodopsina durante a exposição à luz

BASTONETES

Corrente

hiperpolarizante

Corrente

despolarizante

VISÃO BINOCULAR

Percepção espacial e de profundidade

Posição dos olhos altera o campo visual e a visão binocular

CONES

Três tipos de cones (cores primárias):

Verde

Vermelho

Azul

Percepção das cores

Humanos – tricromatas (três tipos de cones)

Maioria dos mamíferos – dicromatas

• cães podem distinguir azul do amarelo, azul do vermelho

• bois não vêm o vermelho (pano do toureiro)

Aves e marsupiais – tetracromatas

Pombas possuem até 5 tipos diferentes de cones

Um tipo de camarão tem pelo menos 12 tipos celulares

Há animais que só possuem bastonetes (visão noturna)

Há animais que possuem bastonetes e um só tipo de cone (são

necessários dois para distinguir cores)

Cães caçadores vêm 4 a 5 vezes melhor na escuridão que os humanos

Algumas curiosidades

Visão normal (esquerda e direita) e cegueira noturna (meio)

CEGUEIRA NOTURNA

Causa da “cegueira noturna” falta de vitamina A

DALTONISMO

Químico John Dalton famoso por sua teoria atômica

Anos 90 mutação gênica

Vermelho e verde 8 % homens

1 % mulheres

Protanopia (vermelho)

3 tipos

Tritanopia (azul e amarelo)

Acromia

Deuteranopia (verde)

Indivíduos com acromia não veem cor alguma.

Cegueira para vermelho e verde

NADA

56

25

NADA

NADA NADA

25 29

45

6 8

56

Pranchas de Stilling e Ishihara – 32 pranchas

Cegueira a cores corrigida por terapia genética

Macacos-esquilos (Saimiri sciureus), primatas de pequeno porte - vivem em diversos

países da América do Sul, incluindo o Brasil.

Os machos dessa espécie são naturalmente incapazes de enxergar cores.

Mancuso, K. et al. Nature advanced online publication, doi:10.1038/nature08401 (2009).

Dalton e Sam

Os pesquisadores introduziram genes para fotopigmentação

presentes em fêmeas em células fotorreceptoras nas retinas

de dois machos adultos.

Os genes produziram as proteínas opsinas que atuam para a

produção de pigmentos sensíveis ao vermelho e ao verde.

Cinco semanas após o tratamento, testes físicos e

comportamentais comprovaram que os animais passaram a

distinguir entre as cores verde e vermelho, o que não

conseguiam fazer antes da terapia genética.

Em casos raros, o daltonismo pode aparecer na adolescência

ou idade adulta, associada ao uso de drogas, como

• Cloroquina (maculopatia tóxica)

• álcool etílico e metílico

• aplicação de laser argônio

• Viagra

Curta duração (minutos). Aumento da frequência leva a piora

gradativa.

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 injetado 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

https://www.megacurioso.com.br/fotografia/40322-quer-saber-como-os-miopes-

enxergam-entao-veja-estas-fotos-.htm

A brasileira Layana Leonardo criou a série Ensaio sobre a miopia.