sistema sensorial biofísica da visão fotorrecepção e ... · abertura do olho - passagem de luz...
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Sistema Sensorial
Biofísica da Visão
Fotorrecepção e
formação da imagem
Biofísica – Bio 2019 - FCAV/UNESP
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Receptores
Transmissão
Processamento
Sistemas
sensoriais (Visão)
Formação de imagens
no córtex visual
SNCVia aferente
Vias de comunicação do sistema nervoso
Via eferente
Energia
eletromagnéticaEstímulo
externo
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LUZ ➔ maioria dos seres vivos respondem a ela
Visão - transdução de fótons de luz em sinais elétricos
Fotorrecepção
Interpretação pelo SNC
Sistema visual
Estímulo (energia) Receptor Sistema nervoso interpreta
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Células fotorreceptoras ➔ conjunto de proteínas
(opsinas) que capturam fótons de luz e geram sinais
elétricos
OLHOS ➔ órgãos fotorreceptores
• estrutura física diferenciada/especializada
• mecanismo de transdução
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Luz ➔ radiação eletromagnética
Mamíferos - ondas eletromagnéticas - 400 e 750 m (luz visível)
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Cores do espectro visível
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Anatomia do olho humano
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Músculos Retos Medial (5) e
Lateral (6)
movimento no plano horizontal
Músculos Retos Superior (1) e Inferior (2) e
Oblíquos Superior (3) e Inferior (4)
movimento no plano vertical e rotação do olho
Músculos oculares
12
3
46
5
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Ácido hialurônico
Anatomia do olho humano
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Limbo esclero-corneano
Músculo ciliar
Cristalino
Fibras zonulares
Estruturas oculares
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Cristalino / músculo ciliar / Fibras zonulares
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Cristalino
Fibras zonulares
Músculos ciliares
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Câmara anterior / humor aquoso / Canal de Schlemm
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Glaucoma
Sistema de drenagem
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Catarata
cão gato
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Fundo de olho – tapete
lucidum
Camada coroidea
especializada
(ausência de pigmentos)
• Pupilas dilatadas pela baixa luminosidade
noturna favorecem a reflexão dos raios.
Coroide
• No tapete lucidum, não há pigmentação para
absorver os raios luminosos incidentes e eles
voltam.
• A função desta estrutura é fazer com que a
luz que retorna possa sensibilizar os
fotorreceptores na retina, conferindo uma
visão noturna mais aguçada do que se não
houvesse a reflexão.
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Tapete lucidum
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Fundo de olho
Diagnóstico (diabetes, glaucoma)
Ponto cego
Fóvea
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Esclerótica
Músculos lisos radiais e circulares
Iris
Pupila
Íris e pupila
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Íris e pupila
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Íris e pupila
Característica – posição do animal na
cadeia alimentar
Felinos – fenda vertical (predadores)
Animais de casco – fenda horizontal
(presas)
cabra
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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
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Músculos radiais e circulares da íris humana
Reflexo pupilar
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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
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Reflexo pupilar
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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 - 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.
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Área visual no córtex
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Campo de visão
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Caminho visual / lesões
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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)
Como nós enxergamos?
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Sistema óptico - olho
Dioptrias
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Distância focal
Dioptrias
F
F
F
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Olho emétrope
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Defeitos visuais
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Defeitos de refração
Correção
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Defeitos de refração
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Defeitos de refração e correção
Lente divergente
Lente convergente
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Cavalos
– 50 a 80% emétropes
- 1 a 30% míopes
- restante – hipermétropes
Bovinos
– 70% míopes
Cães
– 22% emétropes
- 55% míopes
- 23% hipermétropes
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Míope........
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Capacidade do cristalino em mudar de forma para ajustar a
imagem no foco, quando ela muda de distância
Acomodação
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Capacidade do cristalino em mudar de forma para ajustar a
imagem no foco
Acomodação
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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
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Ponto próximo de visão (Ponto de acomodação)
Avanço da idade ➔ afastamento do ponto próximo de visão
PRESBIOPIA ➔ corrigida pelo uso de óculos com lentes convexas
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Retina
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Retina
Cinco principais tipos
celulares:
❖ Fotorreceptores
cones e bastonetes
❖ Células bipolares
❖ Células ganglionares
❖ Células horizontais
❖ Células amácrinas
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Retina
Retina de coelho
Luz
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Fóvea central
❖ Aves de rapina - 2 fóveas ❖ Na fóvea não há bastonetes
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Cones e bastonetes
Retina humana: 120
milhões de bastonetes; 6
milhões de cones
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Fóvea central
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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)
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Estrutura dos fotorreceptores
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RODOPSINA - Pigmento fotossensível dos bastonetes
IODOPSINA - Pigmento fotossensível dos cones
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Corrente do ESCURO
Despolarizante
Corrente do CLARO
Hiperpolarizante
Nos bastonetes
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Bastonetes
Corrente
hiperpolarizante
Corrente
despolarizante
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Visão binocular
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Posição dos olhos altera o
campo visual e a visão
binocular
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Visão binocular em aves de rapina
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Visão binocular em aves de rapina
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Os cavalos são animais herbívoros, que no seu habitat natural, são alvos da caça dos carnívoros. Isto implica no
posicionamento de seus olhos em ambos os lados da cabeça, proporcionando visão ampla do ambiente e
funcionando como forma de defesa e fuga. Por essa disposição dos olhos, o cavalo possui a visão panorâmica
(monocular) e a visão binocular (ambos os olhos). Os pontos monoculares estão em cada lado da cabeça, onde
ele enxerga o ambiente com apenas um olho. O ponto binocular localiza-se para baixo na direção do focinho,
restando pontos cegos como à frente da cabeça (entre os olhos) e por trás da garupa, motivo pelo qual ele dá
coices em forma de defesa.
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Percepção espacial e
de profundidade
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Cores primárias:
• Azul
• Verde
• Vermelho
Percepção das cores
depende de três
receptores (CONES)
Visão das cores
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Daltonismo
Discromatopsia / Discromopsia
Químico John Dalton ➔ famoso por sua teoria atômica
Anos 90 ➔ mutação gênica
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Percepção de Cores de Ishihara
Teste inventado pelo oftalmologista japonês Shinobu Ishihara, em 1917
Visão normal – 74
Daltônico (vermelho e verde) – 21
Pranchas de Stilling e Ishihara
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Daltonismo Acromático ou Monocromático - tipo de daltonismo mais raro.
A pessoa vê apenas preto, branco e cinzento / totalmente cega no que diz
respeito às cores.
Daltonismo Dicromático – a pessoa não tem todos os receptores de cor e
por isso não consegue identificar uma das três cores.
• Problema nos cones vermelho - dificuldades em identificar a cor vermelha
(protanopia),
• Problema no cone verde – dificuldade em identificar a cor verde
(deuteranopia)
• Problema no cone azul - dificuldades em identificar a cor azul
(tritanopia).
Daltonismo Tricromático - tipo mais comum. O daltônico tem todos os
receptores de cores, mas um deles não funciona corretamente.
Deficiência parcial no cone vermelho (protanomalia), dificuldade com os
tons de vermelho;
Deficiência no cone verde (deuteranomalia), dificuldade com os tons de
verde;
Deficiência no cone azul (tritanomalia), dificuldade com os tons azuis.
Tipos de daltonismo
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Daltonismo Tricromático - tipo mais comum. O daltônico tem todos os
receptores de cores, mas um deles não funciona corretamente.
Se for deficiência parcial no receptor vermelho (protanomalia), haverá
dificuldade com os tons de vermelho; se a deficiência for no receptor verde
(deuteranomalia) terá problemas de identificação da cor verde e se o
receptor azul não funcionar perfeitamente (tritanomalia), identificar os tons
azuis será uma tarefa complicada.
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Mulher inglesa com super visão enxerga 99 milhões de cores a mais
Uma pesquisadora inglesa, Gabriele Jordan, da Universidade de
Newcastle, estuda pessoas com visão sobre-humana há mais de 20 anos.
Ela encontrou uma mulher tetracromática, que tem a capacidade de
enxergar cores mais profundamente que as outras pessoas.
A pesquisadora e sua equipe encontraram diversos tetracromáticos, mas
apenas uma passou no teste. A prova incluía mostrar três círculos
coloridos com um diferencial que apenas um verdadeiro tetracromático
poderia detectar.
A dúvida agora é por que apenas uma mulher tem o olhar diferenciado e
as outras, que também possuem quatro cones, não?
A estudiosa comentou: “Agora sabemos que os tetracromáticos existem.
Mas não sabemos o que torna alguém um tetracromático funcional
sabendo que muitas outras mulheres possuem os quatro cones, mas não
têm o diferencial.”
CURIOSIDADES
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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, Dalton e Sam. 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 foi mostrar que é possível tratar estes problemas de visão em
adultos, quando já não temos a plasticidade cerebral dos primeiros anos.
Os cientistas conseguiram avaliar e acompanhar o daltonismo em dois macacos, com treino e
testes e 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.
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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.
Cientistas encontram cura para cegueira através da substituição de
células de visão nos olhos
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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.
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