SISTEMUL VIZUALSTRUCTURA OCHIULUI

FORMAREA IMAGINILOR

FUNCIA DE RECEPTOR A RETINEI

CILE VIZUALE

ORGANIZAREA I FUNCIONAREA CORTEXULUI VIZUAL

STRUCTURA OCHIULUI STRATUL EXTERN are structur fibroas, indistensibilinclude: corneea transparent - la polul anterior al ochiuluiconjunctiva sclera alb i opacSTRATUL MIJLOCIU = choroidaeste bogat n vase sanguine asigur nutriia ochiuluipartea anterioar are mai multe structuri difereniate:irisul - separ camera anterioar a ochiului de camera posterioar - d culoarea ochilorpupila - deschiderea central a irisului - var. controleaz cantit. de lumin ce ajunge la retin - contr. m. dilatator pupilar controlat de SNVs - contr. m. constrictor pupilar controlat de SNVp corpul ciliarmuchiul ciliar (contracie bombarea cristalinului)procesele ciliare secret umoarea apoas n camera post. a ochiuluiSTRATUL INTERN = retinaconine receptorii pentru lumin (fotoreceptorii)

FORMAREA IMAGINILORPrincipiile fizice ale formrii imaginilor Mediile refringente ale ochiului

Acomodarea

PRINCIPIILE FIZICE ALE FORMRII IMAGINILORstructurile transparente ale ochiului se comport asemeni unor lentilerefracia fenomenul de schimbare a direciei de propagare a razelor la interfaa dintre dou medii cu indici de refracie diferiiputerea de refracie a unei lentile - se msoar prin dioptrii (D) - se calculeaz P = 1/fgradul de refracie depinde de:raportul ntre indicii de refracie ai celor dou medii gradul de angulaie dintre interfa i frontul de intrare a razelor de luminLENTILA CONVERGENT (POZITIV) determin focalizarea imaginii ntr-un singur = punct focaldistana focal (f) este distana de la lentila convergent la punctul focalimaginea format este real i rsturnat LENTILA DIVERGENT (NEGATIV) determin dispersia razelor de lumin paralele n raport cu centrul su, ntr-un unghi tot mai mareLENTILA CILINDRIC determin adunarea razelor de lumin paralele ntr-un singur plan, rezultnd o linie focal

MEDIILE REFRINGENTE ALE OCHIULUI CORNEEAtransparena avascular trecerea liber a luminii se hrnete prin difuziune de la nivelul umorii apoasepoate fi compromis prin creterea presiunii intraoculare (glaucom)puterea de refraciemaxim pe suprafaa anterioar a corneei este fix i reprezint dou treimi sau +40 D din puterea de refracie a ochiuluilentilele de contact - preiau funcia de suprafa de refracie a corneei - det. un cmp vizual clar mai larg dect lentilele de sticl - au un efect mai mic asupra mrimii obiectelor vzuteCRISTALINUL se comport ca o lentil convergenttransparenaavascularStructur - capsul - un strat de celule epiteliale - un sistem de fibre transparentepe msur ce individul mbtrnete cristalinul devine mai rigidse poate opacifia (cataract)puterea de refraciereglabilneacomodat contribuie cu aproximativ o treime la puterea de refracie a ochiului determin creterea capacitii de refracie cu cel mult +12 D PROPRIETILE OPTICE ALE OCHIULUI asigur vederea clar pe o distan cuprins ntre dou puncte:punctum proximum - localizat la 8,3 cm de ochipunctum remotum- localizat la 6 m de ochi vederea clar fr acomodare

ACOMODAREADEFINIIEformarea unei imagini clare a unui obiect situat la o distan < 6 m

PROCESUL ACOMODRII se realizeaz prin intermediul unui reflex controlat de SNV nervul cranian IIIare trei componente:bombarea cristalinului contracia muchiului ciliar relaxeaz fibrele zonulare convexitatea i puterea de refracie a cristalinului ochiul poate focaliza obiecte situate mai aproapecontracia pupilei are ca scop reducerea ariei prin care lumina poate intra n ochi aberaia sferic adncimea focal (intervalul n care o imagine rmne focalizat chiar dac se formeaz naintea sau n spatele retinei)persoanele cu miopie adesea nchid parial ochii pentru a-i crete adncimea focalconvergena privirii axele celor doi ochi i modif. poziia pt. a menine ambii ochi focalizai pe obiect

ACOMODAREAOCHIUL EMETROP ochiul care poate focaliza pe retin razele paralele care vin de la obiecte deprtate, n condiiile n care muchii ciliari sunt complet relaxai

ERORILE DE REFRACIE datorate unor variaii ale:lungimii axialeputerii de refracieMiopia apare cnd lungimea axial este prea mare pentru puterea de refracie a ochiuluiImag. se focalizeaz n faa retinei ob. ndeprtate nu pot fi focalizate pe retinpoate fi corectat prin intermediul unei lentile divergenteHipermetropia apare cnd axul ochiului este prea scurt pentru puterea sa de refracieimaginea se focalizeaz n spatele retinei un obiect ndeprtat poate fi vzut clar dac ochiul i mrete puterea de refracie prin acomodare oboseala m.defectul poate fi corectat prin intermediul unei lentile convergente Presbitismul scderea capacitii de acomodare a ochiului asociat cu naintarea n vrstpunctum proximum se ndeprteaz de ochise utilizeaz lentile convergenteAstigmatismulcorneea prezint numeroase deformaii care conduc la anomalii de refracieimaginile formate sunt deformatecorecia se face cu lentile cilindrice

FUNCIA DE RECEPTOR A RETINEI Structura retinei

Celulele fotoreceptoare

Mecanismele fotochimice implicate n procesul vederii

Mecanismul excitrii celulei fotoreceptoare

Mecanismul vederii culorilor

Adaptarea la lumin i la ntuneric

Activitatea neuronal la nivelul retinei

STRUCTURA RETINEIorigine embriologic comun cu cea a creierului stratul celulelor pigmentarestratul celulelor cu conuri i cu bastonae limitanta externstratul nuclear externstratul plexiform extern stratul nuclear intern stratul plexiform intern stratul ganglionarstratul fibrelor opticelimitanta intern

STRATUL CELULELOR PIGMENTAREproduce pigmentul de culoare nchis = melaninaabsoarbe lumina dispersat, astfel nct fiecare fotoreceptor primete numai lumina care vine direct din exterior, fapt important pentru claritatea vederiiare aceeai funcie pe care o are culoarea neagr din interiorul unui aparat de fotografiat

celulele prezint procese care se extind n stratul celulelor fotoreceptoare pe care le nconjoar

albinismulincapacitatea genetic de a produce melaninacuitatea vizual este extrem de sczut

celulele pigmentare au capacitatea de a nmagazina mari cantiti de vitamina A precursor al pigmenilor vizuali

STRATUL CELULELOR CU CONURI I BASTONAESTRUCTURA CELULEI FOTORECEPTOARE segmentul extern pigmentul fotosensibilcelulele cu bastonae rodopsinacelulele cu conuri 3 tipuri de pigmeni sensibili la culoarea - roie - verde - albastr o celul conine doar un singur tip de pigment discurile suprapuse = invaginri ale membr. suprafaa total a membr. cantit. de pigm.segmentul intern conine - citoplasm - organite citoplasmatice ( mitocondriile energia necesar)corpul sinaptic - conecteaz celula fotoreceptoare cu neuronii adiaceni (cel. bipol. i orizontale)nucleuFUNCIILE CELULELOR FOTORECEPTOAREcelule cu conuri vederea la lumin i colorat celule cu bastonae vederea la ntunericDISTRIBUIA CELULELOR FOTORECEPTOARE neuniform n retin: la periferie sunt numai celule cu bastonaenumrul conurilor - crete progresiv - este maxim n regiunea central a retinei = macula lutea (pata galben)fovea centralis (depresiunea central)prezint numai conuri cu diametru mic foarte strns legate ntre elelumina ajunge direct la conuri prin mpingerea lateral a straturilor interne cea mai mare acuitate vizualpata oarb emergena nervului opticlipsit de fotoreceptori

MECANISMELE FOTOCHIMICE IMPLICATE N PROCESUL VEDERIIluminarodopsina*rodopsinatransducinatransducina*fosfodiesterazafosfodiesteraza*GMPc5-GMPCanale de Na+ nchiseCanale de Na+ nchisedepolarizarehiperpolarizare1.2.3.4.5.

MECANISMELE FOTOCHIMICE IMPLICATE N PROCESUL VEDERII Marea sensibilitate a celulelor cu bastonae proces intens de amplificare:un foton descompune o molecul de rodopsino molecul de rodopsin activeaz mai multe molecule de transducininactivarea a sute de canale ionice de Na+modificarea semnificativ a potenialului de membran Refacerea rodopsineiopsina este nemodificattrans-retinalul trebuie s se transforme napoi n 11-cis retinal la ntuneric sub aciunea unei enzime specificecalea alternativ implic alte izoforme ale vitaminei A

mecanismul fotochimic al rodopsinei poate fi aplicat i n cazul pigmenilor celulelor cu conuri6.7.

MECANISMUL EXCITRII CELULEI FOTORECEPTOARE

LA NTUNERICionii de Na+ creeaz un circuit electric complet ntre segmentul intern i extern al celulei fotoreceptoare: segmentul intern pompeaz ncontinuu Na+ n afarsegmentul extern primete ionii de Na+

LA LUMINapare o hiperpolarizare, prin creterea numrului sarcinilor negative din interiorul celuleiexplicaia: rodopsina se descompune scade conductana segmentului extern pentru ionii de Na+ blocarea intrrii lor n celul crete numrul sarcinilor negative din celul hiperpolarizarea ntregii membrane

ACTIVITATEA NEURONAL LA NIVELUL RETINEICELULELE FOTORECEPTOARE transmit impulsuri ctre stratul plexiform externfac sinaps cu celulele bipolare i cu cele orizontaleCELULELE ORIZONTALE transmit impulsuri inhibitorii de la celulele fotoreceptoare la celulele bipolare, n sens orizontal n stratul plexiform extern creterea acuitii vizualeCELULELE BIPOLARE transmit impulsurile de la celulele fotoreceptoare sau de la celulele orizontale n sens vertical ctre stratul plexiform internfac sinaps cu celulele ganglionare i cu celulele amacrineCELULELE AMACRINE (peste 30 de tipuri)trimit impulsuri n dou direcii: de la celulele bipolare la celulele ganglionare n stratul plexiform internrealizeaz prima etap de analiz a imaginiiCELULELE GANGLIONARE transmit impulsurile de la retin ctre cortex prin axonii lor intr n struct. n. opticcelulele orizontale, bipolare i amacrine pot exercita un efect excitator sau inhibitor asupra celulelor ganglionarefrecv. final de descrcare va fi det. de suma tuturor stim. (excitatori i inhibitori)mediatorul chimic excitator glutamatul inhibitori GABA, glicina i dopamina

ACTIVITATEA NEURONAL LA NIVELUL RETINEIMODUL DE ORGANIZARE AL NEURONILOR LA NIVELUL RETINEI n regiunea central a retinei (mai ales la nivelul foveei)1 con 1 celul bipolar 1 celul ganglionarnu exist aproape nici o convergen a informaiein regiunea periferic a retineimai multe celule cu conuri i bastonae 1 celul bipolar mai multe celule bipolare 1 celul ganglionarexist convergena informaiei

CMPUL RECEPTOR1 celul fotoreceptoare 1 cmp receptor = aria ce trebuie iluminat pentru a determina un rspuns din partea fotoreceptorului1 celul ganglionar 1 cmp receptor = suma cmpurilor receptoare ale tuturor fotoreceptorilor ce converg spre eacelulele ganglionare organizarea cmpului receptor este concentric codarea contrastuluifrecvena potenialelor de aciune codarea intensitii luminii

SEGMENTUL DE CONDUCERECMPUL VIZUAL definiieregiunea de spaiu care se proiecteaz pe retinclasificare cmpul vizual monocularcmpul vizual binocularproiecia cmpului vizual pe retin ncruciat: partea lateral retina nazalpartea medial retina temporalpierderi ale unor poriuni din cmpul vizual al unuia sau ambilor ochi leziuni n diferite puncte ale cilor vizuale

SEGMENTUL DE CONDUCERECONDUCEREA IMPULSURILORnervul optic chiasma optic fasciculele nazale se ncrucieaz tractul optic de o parte va conduce:impulsuri din jumtatea temporal a retinei de aceeai parte impulsurimdin jumtatea nazal a retinei de partea opus corpul geniculat lateralnucleu talamic staie de releu pentru informaiile vizualeproiecia punct cu punct, foarte exact, a retineieferene:radiaiilor optice proiecteaz informaiile vizuale n cortexul vizualspre coliculul superior controleaz - micrile oculare rapide - mic. oculare coordonate cu sunetelespre nucleii pretectali i nucleul Edinger-Westphal controleaz micri reflexe ocularereflexele pupilare (reflexul fotomotor)spre nucleul suprachiasmatic hipotalamic controleaz ritmul circadianspre formaiunea reticulat crete tonusul acesteiaaferene inhibitorii de la - cortexul vizual - formaiunea reticulatrol filtru pentru informaiile vizuale care se proiecteaz cortical

CORTEXUL VIZUAL localizat n lobul occipital alctuit din:cortexul vizual primar cortexul vizual secundar

CORTEXUL VIZUAL PRIMAR LOCALIZAREpe marginile scizurii calcarineregiunea maculei se proiecteaz n apropierea polului occipitalregiunile periferice ale retinei se proiecteaz concentric, n jurul proieciei maculeiregiunea superioar a retinei se proiecteaz superiorregiunea inferioar se proiecteaz inferior

FUNCIIanaliza simpl a informaiilor vizualepercepia vizual

COLOANELE CORTICALE DE ORIENTAREcelulele care rspund la stimuli de o anumit orientaresunt perpendiculare pe suprafaa cortexului

CORTEXUL VIZUAL PRIMARSTRUCTURA Detectorii de caracteristici:

Celulele simpleCaracteristicile rspunsului: rspund (cel mai bine) la bare de lumin sau ntuneric proiectate pe retin ntr-un anumit loc i sub un anumit unghiAferenele sinaptice: numeroase cel. ggl. adiacente corpul geniculat lateral 1 celul simpl cnd linia de celule ganglionare este activat de o bar de lumin celula simpl este activat simultan Celulele complexe Caracteristicile rspunsului: rspund, cel mai bine, la bare de lumin i de ntuneric stimulul - nu trebuie s fie proiectat ntr-un anume fel - poate s acopere mai multe cmpuri vizuale i s genereze rspunsAferene sinaptice: Rsp. unei cel. complexe poate fi comparat cu rsp. unei serii de celule simpleCelulele hipercomplexeCaracteristicile rspunsului: rspund doar la bare de lumin de o anumit lungimeAferene sinaptice: integrate de la mai multe celule complexeFrecvenamai mare la nivelul cortexului prestriat (ariile 18 i 19)mai mic la nivelul cortexului vizual primar (aria 17)

CORTEXUL SECUNDAR SAU DE ASOCIAIELOCALIZARElateral, anterior, superior i inferior de cortexul primarFUNCIIanalizeaz semnificaia informaiilor vizualeSIMUL STEREOSCOPIC capacitatea analizatorului vizual de a aprecia profunzimea obiectelor din mediudistana dintre globii oculari aceeai imagine va fi privit sub unghiuri diferite de cei doi ochidiferen ntre imagini cortexul deduce_distana pn la fiecare obiect poziia relativ in spaiu a diferitelor obiecteeste util pentru obiecte relativ apropiate

!!! informaiile de la cele dou retine integrate cortical o singur imagine spaial a obiectuluin poziie normalcolorat

MECANISMUL VEDERII CULORILOR

SPECTRUL DE ABSORBIE AL PIGMENILOR VIZUALIrodopsina absoarbe lumin din aproape tot spectrul vizibilare un maxim de absorbie n jur de 500 nm (lungimea de und ce corespunde culorii verde)trei tipuri de conuri:Conuri roii - cu un maxim de absorbie la 570 nmConuri verzi - cu un maxim de absorbie la 535 nmConuri albastre - cu un maxim de absorbie la 445 nm

ADAPTAREA LA LUMIN I LA NTUNERIC

MECANISME: modificarea diametrului pupileila ntuneric pupila se dilat la lumin puternic i micoreaz diametrulmodificarea sensibilitii celulelor fotoreceptoarela lumin - reducerea n opsine a unei mari cantiti din pigmenii fotosensibili - transformarea celei mai mari pri din retinal n vitamina A scderea sensibilitii celulelor fotoreceptoarela ntuneric - opsinele i vitamina A sunt transformate n compui fotosensibili crete sensibilitatea celulelor la lumin pragul de sensibilitate scade progresiv