Sistema Sensorial

Biofísica da Visão

Fotorrecepção e

formação da imagem

Biofísica – Bio 2019 - FCAV/UNESP

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

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

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

Luz ➔ radiação eletromagnética

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

Cores do espectro visível

Anatomia do olho humano

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

Ácido hialurônico

Anatomia do olho humano

Limbo esclero-corneano

Músculo ciliar

Cristalino

Fibras zonulares

Estruturas oculares

Cristalino / músculo ciliar / Fibras zonulares

Cristalino

Fibras zonulares

Músculos ciliares

Câmara anterior / humor aquoso / Canal de Schlemm

Glaucoma

Sistema de drenagem

Catarata

cão gato

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.

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

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

Reflexo pupilar

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.

Área visual no córtex

Campo de visão

Caminho visual / lesões

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?

Sistema óptico - olho

Dioptrias

Distância focal

Dioptrias

F

F

F

Olho emétrope

Defeitos visuais

Defeitos de refração

Correção

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

Acomodação

Capacidade do cristalino em mudar de forma para ajustar a

imagem no foco

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

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

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

Cones e bastonetes

Retina humana: 120

milhões de bastonetes; 6

milhões de cones

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

Corrente do ESCURO

Despolarizante

Corrente do CLARO

Hiperpolarizante

Nos bastonetes

Bastonetes

Corrente

hiperpolarizante

Corrente

despolarizante

Visão binocular

Posição dos olhos altera o

campo visual e a visão

binocular

Visão binocular em aves de rapina

Visão binocular em aves de rapina

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.

Percepção espacial e

de profundidade

Cores primárias:

• Azul

• Verde

• Vermelho

Percepção das cores

depende de três

receptores (CONES)

Visão das cores

Daltonismo

Discromatopsia / Discromopsia

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

Pranchas de Stilling e Ishihara

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

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.

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

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.

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

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.