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OBJETIVO 1. RECONHECER OS MECANISMOS DA VISÃO. A visão é um sentido notável – ela permite detectar coisas tão minúsculas e próximas, ou tão imensas e distante. A sensibilidade à luz capacita os animais, entre eles os humanos, a detectar presas, predadores e parceiros do sexo oposto. Com base na luz que atinge as retinas após ser refletida pelos objetos que nos cercam, identifica-se o mundo complexo ao redor. Embora esse processo pareça ser realizado sem esforço, ele é, na verdade, extremamente complexo. De fato, tem sido bastante difícil construir sistemas visuais computacionais, mesmo que apenas com uma pequena fração das capacidades do sistema visual humano. Luz é energia eletromagnética emitida na forma de ondas. O mundo é um turbulento mar de radiação eletromagnética. Como em qualquer oceano, há ondas grandes e pequenas, ondas rápidas e ondas que se arrastam até a praia. Essas ondas colidem com os objetos, sendo absorvidas, espalhadas, refletidas e desviadas. Devido à natureza das ondas eletromagnéticas e suas interações com o ambiente, é possível, ao sistema visual, extrair informação acerca do mundo. Essa é uma tarefa enorme e requer muita maquinaria neural. A progressiva especialização da visão no curso da evolução dos vertebrados, contudo, trouxe recompensas surpreendentes. Essa especialização permitiu o surgimento de novas formas de comunicação, dando origem a mecanismos encefálicos capazes de prever trajetórias de objetos e eventos no tempo e no espaço, facultou novas formas de produção de imagens mentais e abstrações e levou à criação de um mundo de arte. A importância da visão pode ser devidamente certificada pelo fato de que cerca de metade do córtex cerebral humano está envolvido com a análise do mundo visual. O sistema visual dos mamíferos começa no olho. No fundo do olho, encontra-se a retina, que contém fotorreceptores especializados na conversão de energia luminosa em atividade neural. O resto do olho atua como uma câmera fotográfica, formando imagens nítidas do mundo sobre a retina. Como uma câmera, o olho ajusta-se automaticamente às diferenças de iluminação e focaliza automaticamente objetos de interesse. O olho, porém, possui algumas características, como a habilidade de acompanhar objetos em movimento (mediante movimentos dos olhos) e a habilidade de manter limpas suas superfícies transparentes (utilizando as lágrimas e o piscar). Muitas das funções do olho podem se assemelhar às de uma câmera, mas a retina é muito mais do que um filme. De fato, a retina é efetivamente uma porção do encéfalo. Em um certo sentido, cada olho tem duas retinas superpostas, uma especializada em baixos níveis de iluminação, como aqueles encontrados entre o crepúsculo e o alvorecer do sol, e outra especializada em altos níveis de iluminação e na detecção da cor, essa geralmente utilizada durante o dia. Independentemente da hora do dia, contudo, o sinal de saída da retina não é uma representação fiel da intensidade da luz que cai sobre ela. A retina é, antes de tudo, especializada na detecção de diferenças na intensidade da luz que cai sobre diferentes porções dela. O processamento de imagens ocorre na retina muito antes de qualquer informação visual atingir o resto do encéfalo. Axônios dos neurônios retinais reúnem-se em feixe nos nervos ópticos, que distribuem a informação visual, na forma de potenciais de ação, a diversas estruturas encefálicas que realizam variadas funções. Alguns alvos dos nervos ópticos estão envolvidos na regulação dos ritmos biológicos, que estão sincronizados com o ciclo diário claro-escuro; outros estão envolvidos no controle da posição e da óptica do olho. A primeira estação sináptica na via que serve à percepção visual ocorre, entretanto, em um grupo de células do tálamo dorsal chamado de núcleo geniculado lateral ou NGL. Do NGL, a informação ascende ao córtex cerebral, onde será interpretada e lembrada. SP3 “ ”~ ´ PROPRIEDADES DA LUZ LUZ A radiação eletromagnética origina-se de inumeráveis fontes, incluindo antenas de rádio, telefones móveis, máquinas de raios X e o sol. A luz é a radiação eletromagnética que é visível para nossos olhos. A radiação eletromagnética pode ser descrita como uma onda de energia e, como tal, tem um comprimento de onda, que é a distância entre os sucessivos “picos” ou “vales”, tem uma frequência, que é o número de ondas por segundo, e tem uma amplitude, que é a diferença de altura entre o topo do pico e o fundo do vale da onda. O conteúdo energético da radiação eletromagnética é proporcional a sua frequência. Radiações de alta frequência (comprimento de onda curto) têm maior conteúdo energético; são exemplos os raios gama, emitidos por certos materiais radioativos, e os raios X, empregados em técnicas de imageamento clínico, com comprimentos de onda de menos de 10–9 m (< 1nm). Por sua vez, radiações emitidas em baixas frequências (comprimentos de onda longos) possuem menor energia; são exemplos as ondas de rádio e as de radar, que apresentam comprimentos de onda maiores do que 1 mm. Apenas uma pequena parte do espectro eletromagnético é detectável por nosso sistema visual; a luz visível consiste em comprimentos de onda entre 400 e 700 nm. Como foi demonstrado primeiramente por Isaac Newton, no início do século XVIII, a mistura de comprimentos de onda emitida pelo sol nessa faixa é percebida pelos seres humanos como branco, enquanto que a luz de um único comprimento de onda é percebida como uma das cores do arco-íris*. É interessante observar que uma cor “quente”, como o vermelho ou o laranja, consiste em luz com maiores comprimentos de onda e, assim, tem menor energia que uma cor “fria”, como o azul ou o violeta. Sem dúvida, as cores recebem no cérebro, elas próprias, seus atributos subjetivos com base em nas experiências. ÓPTICA No vácuo, uma onda de radiação eletromagnética viaja em linha reta e, assim, pode ser descrita como um raio ou radiação. Raios de luz no ambiente também viajam em linhas retas, até o momento em que interagem com átomos e moléculas da atmosfera ou objetos no solo. Essas interações incluem a reflexão, a absorção e a refração. O estudo dos raios de luz e suas interações é chamado de óptica. A reflexão é causada pela luz que incide sobre uma superfície e retorna dentro do mesmo meio. O modo pelo qual um raio de luz é refletido depende do ângulo com que ele atinge a superfície. Um raio que atinge um espelho ortogonalmente é refletido de volta em seu próprio caminho com um ângulo de 180 graus, enquanto um raio que atinge um espelho com um ângulo de 45 graus sofre uma reflexão de 90 graus, e assim por diante. A maior parte do que se vê é luz refletida a partir de objetos em nosso ambiente. A absorção é a transferência de energia da luz para uma partícula ou superfície. Pode-se perceber essa transferência de energia na pele em um dia ensolarado, enquanto a luz visível vai sendo absorvida e nos aquece. Superfícies de cor preta absorvem a energia de todos os comprimentos de onda da luz visível. Alguns compostos absorvem a energia da luz dentro de certos limites de comprimentos de onda e, então, refletem os demais comprimentos de onda. Essa propriedade é a base para os pigmentos coloridos das tintas. Por exemplo, um pigmento azul absorve comprimentos de onda longos, mas reflete um conjunto de comprimentos de onda curtos, com média em 430 nm, que é percebido como azul. As células fotorreceptoras sensíveis à luz na retina contêm pigmentos que utilizam a energia absorvida da luz para gerar mudanças no potencial de membrana. As imagens formam-se no olho por refração, isto é, a modificação que pode ocorrer na direção de raios de luz quando esses passam de um meio transparentepara outro. Considere um raio de luz que atravessa o ar e penetra em uma piscina cheia de água. Se o raio atingir a superfície da água ortogonalmente, ele a atravessará mantendo a mesma direção, em linha reta. Se, porém, a luz atingir a superfície com um certo ângulo diferente de 90o, ela emergirá curvada em outra direção: as diferenças angulares dos dois feixes são medidas com relação a uma linha imaginária ortogonal à superfície chamada de normal. Essa mudança na direção do raio ocorre porque a velocidade da luz é diferente nos dois meios: a luz atravessa o ar mais rapidamente do que a água, e, quanto maior a diferença na velocidade da luz entre os dois meios, maior será o ângulo de refração. Os meios transparentes do olho promovem a refração dos raios luminosos para, assim, formar imagens sobre a retina. ESTRUTURA DO OLHO O olho é um órgão especializado para a detecção, localização e análise da luz. ANATOMIA GERAL DO OLHO A pupila é a abertura que permite que a luz entre no olho e alcance a retina; ela parece escura devido aos pigmentos que absorvem luz na retina. A pupila é cercada pela íris, cuja pigmentação origina aquilo que chamamos a cor dos olhos. A íris contém dois músculos que podem alterar o tamanho da pupila; um deles a torna menor quando se contrai, enquanto o outro a torna maior. A pupila e a íris são cobertas pela superfície vítrea transparente externa do olho, a córnea. A córnea está em continuidade com a esclera, que constitui o “branco dos olhos” e que forma a resistente parede do globo ocular. O globo ocular situa- se em um compartimento ósseo do crânio, também chamado de órbita ocular. Inseridos na esclera estão três pares de músculos, os músculos extraoculares, que movimentam o globo ocular dentro das órbitas. Esses músculos normalmente não são visíveis, pois localizam-se atrás da conjuntiva, uma membrana que se dobra para trás desde a parte interna das pálpebras, indo ligar-se à esclera. O nervo óptico, reunindo os axônios da retina, sai do olho em sua parte posterior, atravessa a órbita e alcança o encéfalo em sua base, próximo à glândula hipófise. ANATOMIA DA SECÇÃO TRANSVERSAL DO OLHO Uma visão do olho em secção transversal mostra o caminho percorrido pela luz quando atravessa a córnea em direção à retina. A córnea não apresenta vasos sanguíneos e é nutrida pelo fluido situado por detrás dela, o humor aquoso. A secção transversal revela o cristalino, uma estrutura transparente localizada por detrás da íris. O cristalino é suspenso por ligamentos (a zônula ciliar) que se ligam aos músculos ciliares, os quais conectam-se à esclera e formam um anel dentro do olho. Como veremos, mudanças no formato do cristalino permitem que nossos olhos ajustem o foco para diferentes distâncias visuais. O cristalino também divide o interior do olho em dois compartimentos contendo fluidos ligeiramente diferentes. O humor aquoso, comentado anteriormente, é o fluido aquoso que se situa entre a córnea e o cristalino. O humor vítreo, mais viscoso e gelatinoso, situa-se entre o cristalino e a retina; sua pressão mantém esférico o globo ocular. Embora os olhos façam um trabalho notável em transmitir informação visual para o resto do encéfalo, vários distúrbios podem comprometer essa capacidade. FORMAÇÃO DA IMAGEM O olho coleta raios de luz emitidos ou refletidos por objetos no ambiente e os focaliza sobre a retina para formar imagens. A focalização dos objetos envolve os poderes de refração combinados da córnea e do cristalino. Pode ser surpreendente saber que a córnea, e não o cristalino, é a lente responsável pela maior parte do poder de refração de seus olhos. REFRAÇÃO PELA CÓRNEA Considere a luz emitida por uma fonte distante, como uma estrela brilhante à noite. Vê-se a estrela como um ponto de luz porque o olho focaliza a luz da estrela em um ponto sobre a retina. Os raios de luz que atingem a superfície do olho a partir de uma estrela distante são praticamente paralelos, de forma que, para serem focados sobre a retina, devem sofrer um curvamento pelo processo de refração. À medida em que a luz atravessa um meio onde sua velocidade é diminuída, sua direção será desviada, aproximando-se da normal (ortogonal à superfície que separa os meios). Essa é precisamente a situação quando a luz atinge a córnea e passa do ar para o humor aquoso. Os raios de luz que atingem a superfície curvada da córnea mudam de direção, de forma a convergir na parte posterior do olho; apenas aqueles que cruzam pelo centro do olho passam diretamente para a retina, sem qualquer mudança na direção. A distância da superfície refratora até o ponto onde os raios de luz paralelos convergem é chamada distância focal. Essa distância depende da curvatura da córnea: quanto menor o seu raio de curvatura, menor a distância focal. A córnea tem um poder refrator de cerca de 42 dioptrias (recíproca da distância focal, em metros), o que significa que raios de luz paralelos que atingem a superfície da córnea irão focalizar-se a 1/42 = 0,024 m (ou 2,4 cm) atrás dela, aproximadamente a distância que separa a córnea da retina. Para perceber o grande poder de refração produzido pela córnea, convém notar que muitas lentes prescritas de óculos têm um poder de apenas umas poucas dioptrias. É conveniente recordar que o poder refrator depende da diminuição da velocidade da luz na interface ar-córnea. Se o ar fosse substituído por um meio que seja atravessado pela luz com aproximadamente a mesma velocidade com que ela atravessa o olho, o poder refrator da córnea seria eliminado. Essa é a razão pela qual as coisas parecem borradas quando os olhos são abertos embaixo a água; a interface água-córnea é incapaz de produzir a focalização de uma imagem. Uma máscara de mergulho restaura a interface ar-córnea e, consequentemente, o poder refrator do olho. ACOMODAÇÃO PELO CRISTALINO Embora a córnea realize a maior parte da refração do olho, o cristalino contribui com cerca de uma dúzia de dioptrias adicionais para a formação de uma imagem nítida de um ponto distante. No entanto, o mais importante é que o cristalino está envolvido na formação de imagens claras e nítidas de objetos próximos, localizados a uma distância menor do que 9 m com relação ao olho. À medida em que os objetos se aproximam, os raios de luz oriundos de um determinado ponto não podem mais ser considerados paralelos. Mais precisamente, esses raios divergem, e um poder de refração maior é necessário para focalizá- los na retina. Esse poder adicional de focalização é fornecido pela mudança no formato do cristalino, um processo chamado de acomodação. Os músculos ciliares formam um anel ao redor do cristalino. Durante a acomodação, os músculos ciliares se contraem e engrossam, tornando menor a área dentro do músculo e diminuindo a tensão nos ligamentos suspensores. Consequentemente, o cristalino, devido a sua elasticidade natural, torna-se mais arredondado. Esse arredondamento aumenta a curvatura da superfície do cristalino, aumentando, dessa forma, seu poder de refração. Por sua vez, o relaxamento dos músculos ciliares aumenta a tensão nos ligamentos suspensores, o que tem o efeito de distender o cristalino, que assume uma forma mais achatada. Essa capacidade de acomodação modifica-se com a idade. Uma criança pequena pode focalizar objetos próximos a seu nariz, enquanto muitos adultos de meia-idade não conseguem focalizar objetos a uma distância menor do que o comprimento de um braço. Felizmente, lentes artificiais podem compensar esse e outros defeitos da óptica do olho. O REFLEXO PUPILAR DA LUZ DIRETA Além da córnea e do cristalino, a pupila também contribui para as qualidades ópticas do olho por meio do ajuste contínuo a diferentesintensidades de luz no ambiente. Esse reflexo pupilar da luz direta envolve conexões entre a retina e os neurônios do tronco encefálico que controlam os músculos que contraem a pupila. Uma propriedade interessante desse reflexo é que ele é consensual, isto é, se a luz atingir apenas um olho, provocará a constrição das pupilas de ambos os olhos. De fato, é incomum as pupilas não apresentarem o mesmo tamanho; a ausência do reflexo pupilar consensual para a luz é frequentemente considerada um sinal de algum distúrbio neurológico grave que envolva o tronco encefálico. A constrição da pupila aumenta a profundidade do foco. Para entender a razão pela qual isso funciona, deve ser considerado dois pontos no espaço, um mais próximo e o outro distante. Quando o olho se acomoda ao ponto mais próximo, a imagem do ponto mais distante na retina não mais é um ponto, mas sim um círculo borrado. A diminuição da abertura – constrição da pupila – reduz o tamanho desse círculo borrado, de forma que a imagem se aproxima mais de um ponto. Dessa forma, objetos distantes parecem menos fora de foco. CAMPO VISUAL A estrutura dos olhos e sua localização no crânio limitam quanto pode ser visto do mundo em um determinado momento. Segurando um lápis com sua mão direita, feche o olho esquerdo e observe um ponto bem à frente. Mantendo seu olho fixo nesse ponto, mova o lápis vagarosamente para a direita (em direção ao seu ouvido direito) através de seu campo de visão, até que o lápis desapareça. Repita o exercício movendo o lápis para a esquerda, até vê-lo desaparecer atrás de seu nariz e, a seguir, para cima e para baixo. Os pontos a partir dos quais você não mais vê o lápis marcam os limites do campo visual para seu olho direito. Agora olhe para o meio do lápis enquanto o segura horizontalmente a sua frente. É observado que a imagem está invertida; o campo visual esquerdo tem sua imagem formada no lado direito da retina, e o campo visual direito tem sua imagem formada no lado esquerdo da retina. ACUIDADE VISUAL A capacidade do olho de distinguir entre dois pontos próximos é chamada de acuidade visual. A acuidade visual depende de diversos fatores, em especial do espaçamento dos fotorreceptores na retina e da precisão da refração do olho. A distância através da retina pode ser medida em termos de graus de ângulo visual. Um ângulo reto compreende 90 graus; a lua, por exemplo, cobre um ângulo de cerca de 0,5 grau. Podemos falar da capacidade do olho em distinguir pontos separados por um determinado número de graus de ângulo visual. O quadro do Teste de Snellen, que todos já viram em algum consultório médico, testa a capacidade para discriminar caracteres (letras e números) a uma distância de 6 metros. A visão será de 20/20 quando é possível reconhecer uma letra que cobre um ângulo de 0,083 grau, que equivale a 5 minutos de arco (1 minuto é 1/60 de um grau)*. FOTOTRANSDUÇÃO Os fotorreceptores convertem, ou transduzem, energia luminosa em alterações do potencial de membrana. FOTOTRANSDUÇÃO NOS BASTONETES Uma forma pela qual a informação é representada no sistema nervoso é por meio de alterações no potencial de membrana dos neurônios. Assim sendo, é procurado um mecanismo pelo qual a absorção de energia luminosa possa ser transduzida em uma alteração no potencial de membrana do fotorreceptor. Sob muitos aspectos, esse processo é análogo à transdução de sinais químicos em sinais elétricos que ocorre durante a transmissão sináptica. Em um receptor de neurotransmissor acoplado à proteína G, por exemplo, a ligação do transmissor ao receptor ativa proteínas G na membrana, as quais, por sua vez, estimulam várias enzimas efetoras. Essas enzimas alteram a concentração intracelular de moléculas de segundos mensageiros citoplasmáticos, os quais, direta ou indiretamente, alteram a condutância de canais iônicos na membrana, dessa forma alterando o potencial de membrana. De uma forma semelhante, no fotorreceptor, a estimulação do fotopigmento pela luz ativa proteínas G, as quais, por sua vez, ativam uma enzima efetora que altera a concentração citoplasmática de um segundo mensageiro. Essa alteração determina o fechamento de um canal iônico na membrana, e o potencial de membrana é, então, alterado. Um neurônio típico em repouso tem um potencial de membrana de cerca de –65 mV, próximo ao potencial de equilíbrio para o K+. Por outro lado, quando em completa escuridão, o potencial de membrana do segmento externo do bastonete é de cerca de –30 mV. Essa despolarização é causada pelo influxo constante de Na+ através de canais especiais no segmento externo da membrana. Esse movimento de cargas positivas através da membrana é chamado de corrente do escuro. Os canais de sódio têm sua abertura estimulada – são ativados – por um segundo mensageiro intracelular chamado monofosfato de guanosina cíclico, ou GMPc. Evidentemente, o GMPc é produzido continuamente no fotorreceptor pela enzima guanilato ciclase, mantendo os canais de Na+ abertos. A luz reduz a quantidade de GMPc, o que determina o fechamento dos canais de Na+, e o potencial de membrana torna-se mais negativo. Dessa forma, os fotorreceptores são hiperpolarizados em resposta à luz. A resposta hiperpolarizante à luz é iniciada pela absorção da radiação eletromagnética pelo fotopigmento localizado nas membranas dos discos empilhados no segmento externo dos bastonetes. Nos bastonetes, esse pigmento é denominado rodopsina*. A rodopsina pode ser imaginada como uma proteína receptora possuindo um agonista previamente ligado. A proteína receptora é denominada opsina e apresenta sete segmentos de alfa-hélice transmembrana, típicos dos receptores acoplados a proteínas G que ocorrem em todo o organismo. O agonista previamente ligado é denominado retinal e é um derivado da vitamina A. A absorção de luz determina uma alteração na conformação do retinal, de forma que a opsina é ativada. Esse processo é um tipo de desbotamento, porque altera os comprimentos de luz que a rodopsina é capaz de absorver (o fotopigmento literalmente muda da cor púrpura para a amarela). O desbotamento da rodopsina estimula uma proteína G denominada transducina, presente no disco membranoso, e essa, por sua vez, ativa a enzima efetora fosfodiesterase (PDE). A PDE hidroliza o GMPc normalmente presente no citoplasma dos bastonetes (no escuro). A redução nas concentrações de GMPc determina o fechamento dos canais de Na+ e a hiperpolarização da membrana. Uma consequência funcional bastante interessante da utilização de uma cascata bioquímica para a transdução é a amplificação do sinal. Muitas moléculas de proteína G são ativadas para cada molécula de fotopigmento, e cada enzima PDE ativada hidroliza mais de uma molécula de GMPc. Essa amplificação confere a nosso sistema visual a capacidade de detectar até mesmo fótons individuais, as unidades elementares da energia luminosa. FOTOTRANSDUÇÃO NOS CONES Sob a luz do sol, há uma queda nos níveis de GMPc nos bastonetes, até um ponto em que a resposta à luz torna-se saturada; luz adicional não mais promove qualquer hiperpolarização. Essa é a situação no caso de um dia de sol brilhante. Assim sendo, a visão durante o dia depende inteiramente dos cones, cujos fotopigmentos necessitam de maior nível de energia para sofrerem desbotamento. O processo de fototransdução nos cones é praticamente o mesmo que aquele que ocorre nos bastonetes; a única diferença signifi cativa é o tipo de opsinas dos discos membranosos dos segmentos externos dos cones. Cada cone em nossas retinas contém uma das três opsinas que conferem aos fotopigmentos diferentes sensibilidades espectrais. Assim sendo, podemos falar de cones “para o azul”, cuja ativação máxima se dá pelaluz com comprimentos de onda em torno de 430 nm; cones “para o verde”, cuja ativação máxima ocorre com comprimentos de onda ao redor de 530 nm, e cones “para o vermelho”, cuja ativação máxima ocorre com comprimentos de onda por volta de 560 nm (Figura 9.20). Detecção de Cores. As cores percebidas são determinadas principalmente pelas contribuições relativas de cada tipo de cone para o sinal na retina. O fato de que o sistema visual detecta as cores dessa forma foi, na verdade, predito há quase 200 anos pelo físico britânico Thomas Young. Esse pesquisador mostrou, em 1802, que cada cor do arco-íris, incluindo o branco, poderia ser criada pela mistura de uma proporção adequada de luz vermelha, verde e azul. Ele propôs, com bastante acerto, que em cada ponto na retina existe um conjunto de três tipos de receptores, cada tipo apresentando sensibilidade ao azul, ao verde ou ao vermelho. As ideias de Young foram mais tarde defendidas por um influente fisiologista alemão do século XIX, Hermann von Helmholtz. (Entre suas realizações está a invenção do oftalmoscópio em 1851). Essa concepção acerca da visão das cores veio a ser conhecida como a teoria tricromática de Young- Helmholtz. De acordo com essa teoria, o encéfalo atribui cores com base em uma comparação da leitura (fotométrica) dos três tipos de cones*. Quando todos os tipos de cones são igualmente ativos, como no caso da luz de amplo espectro, percebemos o “branco”. Várias formas de cegueiras para cores resultam no caso de deficiências de um ou mais dos tipos de fotopigmentos dos cones. Se os cones fossem inteiramente responsáveis pela percepção da cor, não seria possível perceber diferenças de cores quando eles estivessem inativos. É difícil detectar cores durante a noite porque apenas os bastonetes, que apresentam um único tipo de fotopigmento, estão ativados quando a luz é escassa. O pico de sensibilidade para os bastonetes ocorre em um comprimento de onda próximo dos 500 nm, que é percebido como verde-azulado sob condições fotópicas. Esse fato serve de base para dois diferentes pontos de vista com relação à escolha das luzes indicadoras nos painéis dos automóveis. Um desses pontos de vista sustenta que as luzes devem ser verde- azuladas, para aproveitar a sensibilidade espectral dos bastonetes. Um ponto de vista alternativo é o de que as luzes devem ser de cor vermelha brilhante, porque esse comprimento de onda afeta principalmente os cones, de forma que os bastonetes não estarão saturados, resultando em uma melhor visão noturna. O PROCESSAMENTO NA RETINA Desde cerca de 1950, os neurocientistas têm estudado as descargas dos potenciais de ação nas células ganglionares da retina à medida que a retina é estimulada pela luz. Os pioneiros nesses estudos foram os neurofisiologistas Keffer Hartline, Stephen Kuffler e Horace Barlow, com Hartline e Kuffler trabalhando nos EUA e Barlow na Inglaterra. Seus estudos revelaram quais aspectos da imagem visual são codificados como sinais de saída nas células ganglionares. Estudos iniciais em caranguejos e rãs abriram caminho para pesquisas em gatos e macacos. Descobriu-se que os mesmos princípios estão envolvidos no processamento de imagens pela retina em uma ampla variedade de espécies. O progresso na compreensão de como as propriedades das células ganglionares são determinadas pelas interações sinápticas na retina tem sido lento. Isso ocorre porque apenas células ganglionares disparam potenciais de ação; todas as outras células na retina (com exceção de algumas células amácrinas) respondem à estimulação com alterações graduais no potencial de membrana. A detecção dessas mudanças graduais requer métodos tecnicamente complicados de registro intracelular, enquanto potenciais de ação podem ser detectados usando métodos simples de registro extracelular. Apenas nos primeiros anos da década de 1970 é que John Dowling e Frank Werblin, da Universidade de Harvard, foram capazes de demonstrar como as respostas das células ganglionares são construídas a partir das interações com células horizontais e bipolares. A via mais direta para o fluxo de informação na retina é a partir de um fotorreceptor do tipo cone para uma célula bipolar e, daí, para uma célula ganglionar. Em cada estação sináptica, as respostas são modificadas por conexões laterais de células horizontais e amácrinas. TRANSFORMAÇÕES NA CAMADA PLEXIFORME EXTERNA Os fotorreceptores, assim como outros neurônios, liberam neurotransmissores quando despolarizados. O transmissor liberado pelas células fotorreceptoras é o aminoácido glutamato. Esses fotorreceptores estão despolarizados no escuro e se tornam hiperpolarizados com a luz. Tem-se, assim, uma situação contrária àquela que seria a mais esperada: na verdade, os fotorreceptores liberam menos neurotransmissores na presença da luz do que no escuro. Podemos conciliar esse aparente paradoxo, entretanto, se aceitarmos o ponto de vista de que é o escuro, e não a luz, o estímulo preferido pelo fotorreceptor. Assim sendo, quando uma sombra passa sobre um fotorreceptor, ele responde sofrendo uma despolarização e liberando neurotransmissores. Na camada plexiforme externa, cada fotorreceptor efetua contatos sinápticos com dois tipos de células retinianas: as células bipolares e as células horizontais. Essas células bipolares estabelecem a via direta, desde os fotorreceptores até as células ganglionares; células horizontais, por sua vez, fornecem informação lateralmente para a camada plexiforme externa, influenciando a atividade de células bipolares vizinhas e fotorreceptores. Campos Receptivos de Células Bipolares. As células bipolares podem ser divididas em duas classes, com base em suas respostas ao glutamato liberado pelo fotorreceptores. Células bipolares do tipo OFF apresentam canais de cátions ativados por glutamato, que medeiam um clássico potencial excitatório pós-sináptico (PEPS), o qual despolariza a membrana pelo influxo de íons Na+. Já as células bipolares do tipo ON apresentam receptores acoplados a proteínas G e respondem ao glutamato com uma hiperpolarização. Os nomes OFF e ON referem-se ao fato de as células despolarizarem em resposta à luz sendo desligada ou ligada (off; quando há mais glutamato/ on; quando há menos glutamato). Cada célula bipolar recebe aferências sinápticas diretas de um grupo de fotorreceptores. O número de fotorreceptores nesse grupo varia desde um, no centro da fóvea, até milhares, na retina periférica. Além dessas conexões diretas com os fotorreceptores, as células bipolares estão conectadas via células horizontais a um anel circunscrito de fotorreceptores que cerca aquele grupo. O campo receptivo de uma célula bipolar (ou de qualquer outra célula do sistema visual) é a área da retina onde, em resposta à estimulação pela luz, ocorre uma alteração do potencial de membrana da célula. O campo receptivo de uma célula bipolar é constituído por duas porções: uma área circular de retina, que proporciona aferências diretas do fotorreceptor, chamada de centro do campo receptivo, e uma área de retina adjacente, que proporciona aferências via células horizontais, chamada de periferia do campo receptivo. As dimensões do campo receptivo podem ser medidas em milímetros na retina ou, mais comumente, em graus de ângulo visual. Um milímetro na retina, corresponde a um ângulo visual de aproximadamente 3,5 graus. Os diâmetros dos campos receptivos das células bipolares variam desde uma fração de grau na retina central até diversos graus na retina periférica. A resposta do potencial de membrana de uma célula bipolar à luz no centro do campo receptivo é oposta àquela promovida pela luz na periferia. Por exemplo, se a iluminação do centro causa despolarizaçãoda célula bipolar (uma resposta ON), então a iluminação da periferia causará uma hiperpolarização antagônica dessa célula. Da mesma forma, se a célula for despolarizada quando houver uma mudança de luz para escuro no centro de seu campo receptivo (uma resposta OFF), ela será hiperpolarizada pelo mesmo estímulo escuro quando esse for aplicado à periferia. Assim sendo, diz-se que essas células apresentam campos receptivos organizados como centro-periferia, com centro e periferia antagônicos entre si. Esse antagonismo entre centro e periferia parece vir de uma interação complexa nos contatos sinápticos de células horizontais, fotorreceptores e bipolares. A organização dos campos receptivos em centro-periferia passa das células bipolares para as ganglionares por meio das sinapses na camada plexiforme interna. As conexões laterais das células amácrinas na camada plexiforme interna também contribuem para a construção dos campos receptivos das células ganglionares e para a integração de sinais oriundos dos cones e bastonetes que chegam às células ganglionares. Numerosos tipos de células amácrinas têm sido identificadas, porém sua contribuição para as respostas das células ganglionares ainda está sendo investigada. OS SINAIS DE SAÍDA DA RETINA A única fonte de sinais de saída da retina para o resto do encéfalo são os potenciais de ação provenientes das células ganglionares, que perfazem cerca de um milhão de células. A atividade dessas células pode ser registrada eletrofisiologicamente, não apenas na retina, mas também no nervo óptico, por onde transitam seus axônios. OS CAMPOS RECEPTIVOS DAS CÉLULAS GANGLIONARES A maior parte das células ganglionares da retina apresenta a organização concêntrica de seus campos receptivos em centro-periferia. Células ganglionares com centro-ON e com centro-OFF recebem aferências dos tipos correspondentes de células bipolares. Assim sendo, uma célula ganglionar com centro-ON será despolarizada e responderá com uma rajada de potenciais de ação quando um pequeno ponto de luz for projetado sobre o centro de seu campo receptivo. Da mesma forma, uma célula com centro- OFF responderá para um ponto escuro projetado sobre o centro de seu campo receptivo. Em ambos os tipos de célula, entretanto, a resposta à estimulação do centro é cancelada pela resposta à estimulação da periferia de cada campo receptivo. A surpreendente consequência desse fato é que a maior parte das células ganglionares da retina não é particularmente responsiva a mudanças na iluminação que incluam, ao mesmo tempo, o centro e a periferia do campo receptivo. Pelo contrário, parece que as células ganglionares são responsivas principalmente a diferenças na iluminação que ocorram dentro de seus campos receptivos. VIAS PARALELAS A anatomia e a fisiologia das vias centrais visuais, da retina ao córtex estriado, são consistentes com a ideia de que existem diversos canais paralelos de processamento dos sinais visuais. Cada um deles parece ser especializado na análise de uma diferente faceta do cenário visual. A Dra. Margaret Linvingstone e seus colegas, da Universidade de Harvard, investigaram a fascinante correspondência entre a organização das vias visuais e as propriedades dos campos receptivos dos neurônios. Com base na anatomia e na fisiologia, pode-se distinguir uma via magnocelular, uma via parvo-interbolhas e uma via das bolhas. Além dessa segregação em vias paralelas, parece haver um processamento modular em V1, com base na retinotopia e na organização em colunas de dominância ocular, colunas de orientação e bolhas. Vias Paralelas. A via magnocelular começa em células ganglionares do tipo M, na retina. Essas células projetam axônios para as camadas magnocelulares do NGL. Essas camadas projetam-se para a camada IVCα do córtex estriado, que, por sua vez, projeta para a camada IVB. As células piramidais na camada IVB apresentam campos receptivos binoculares, dos tipos simples e complexos. São seletivos quanto à orientação, e muitos apresentam seletividade de direção. São geralmente insensíveis ao comprimento de onda. Uma vez que essa via contém neurônios com respostas transitórias, campos receptivos relativamente grandes e a mais alta percentagem de neurônios com seletividade de direção, acredita-se que esteja envolvida na análise do movimento dos objetos e na orientação de ações motoras. A via parvo-interbolhas origina-se nas células ganglionares do tipo P, na retina, que se projetam para as camadas parvocelulares do NGL. Essas camadas enviam axônios para a camada IVCβ do córtex estriado, que se projeta para as camadas II e III das regiões interbolhas. Esses neurônios em geral não apresentam seletividade de direção ou sensibilidade ao comprimento de onda. Os campos receptivos binoculares apresentam seletividade de orientação e são simples ou complexos. Os neurônios nessa via apresentam os menores campos receptivos com seletividade de orientação, sugerindo que estejam envolvidos na análise fi na da forma dos objetos. A origem da via das bolhas é mais mesclada do que as vias magnocelular e parvo-interbolhas. Sinais de entrada que chegam unicamente à via das bolhas provêm de um subconjunto de células ganglionares que não são do tipo M nem do tipo P. Essas células não- M-e-não-P projetam-se para as camadas coniocelulares do NGL. O NGL coniocelular projeta-se diretamente para as bolhas de citocromo oxidase nas camadas II e III. As bolhas são um sítio de convergência de sinais de entrada parvocelulares, magnocelulares e coniocelulares. Os campos receptivos típicos das bolhas apresentam organização centro-periferia e oposição de cores. São frequentemente monoculares e desprovidos de seletividade de orientação. A incidência extraordinariamente alta de sensibilidade ao comprimento de onda nas bolhas sugere que esses neurônios estejam envolvidos na análise da cor dos objetos. Se por um lado as vias paralelas representam uma instigante característica do sistema visual, é importante observar que elas não são “puras”. Há alguma mescla, tanto dentro de V1 quanto além dele, resultando na interação de sinais das vias magnocelular, parvo-interbolhas e das bolhas. Atualmente, não se sabe se essa mescla é uma “contaminação” sem utilidade que degrada a transmissão da informação dentro das vias ou se é fonte de uma valiosa integração dos diferentes atributos visuais. OBJETIVO 2. DESCREVER AS VIAS DA VISÃO E O MECANISMO DE FORMAÇÃO E INTERPRETAÇÃO DA IMAGEM. Ta no obj 1 OBJETIVO 3. DESCREVER AS VIAS SENSORIAIS A PARTIR DA RETINA QUE NÃO TÊM A FUNÇÃO DA VISÃO Há três vias sensoriais a partir da retina que não tem, necessariamente, a função da visão. São elas: Via primaria Via secundaria Via terciaria A via visual primaria é também chamada de via geniculoestriatal, porque passa pelo núcleo geniculado lateral no trajeto para o córtex visual primário, também conhecido como córtex estriado devido às estrias ricas em mielina que percorrem suas camadas do meio. A função dessa via é enviar ao córtex humano o estimulo elétrico gerado pelo cones. A segunda via se origina na retina e dirige-se ao coliculo superior. Essa via é importante por controlar os movimentos oculares, e termina na formação pontina do tronco encefálico. A terceira via se estende desde a retina até a área pré- tectal do mesencéfalo, onde estão os neurônios que medeiam os reflexos pupilares que controlam a quantidade de luz que entra nos olhos. Uma vez que há grande interesse em entender como o encéfalo compreende nosso complexo mundo visual, possíveis sistemas pelos quais a análise visual poderia ocorrer têm sido pesquisados com considerável atenção. Um modelo influente é baseado na ideiade que há três vias dentro de V1, as quais realizam diferentes funções em paralelo. Essas vias podem ser chamadas de via magnocelular, via parvo-interbolhas e via das bolhas. A via magnocelular começa em células ganglionares do tipo M na retina. Essas células enviam axônios para as camadas magnocelulares do NGL (núcleo geniculado lateral). Essas camadas se projetam para a camada IVCa do córtex estriado, que, por sua vez, projeta-se para a camada IVB. Uma vez que muitos desses neurônios corticais são seletivos para o sentido do movimento, a via magnocelular poderia estar envolvida na análise do movimento de objetos e na orientação de ações motoras. A via parvo-interbolhas origina-se nas células ganglionares do tipo P, na retina, que se projetam para as camadas parvocelulares do NGL. Essas camadas enviam axônios para a camada IVCB do córtex estriado, que se projeta para as camadas II e III das regiões interbolhas. Os neurônios nessa via têm campos receptivos pequenos com seletividade de orientação, de modo que talvez estejam envolvidos na análise da forma fina de objetos. Por fim, a via das bolhas recebe aferências de um subconjunto de células ganglionares que são não M-e- não P. Essas células não M-e-não P se projetam para as camadas coniocelulares do NGL. O NGL coniocelular projeta-se diretamente para as bolhas de citocromo oxidase nas camadas II e III. Muitos neurônios nas bolhas são seletivos para cor, de modo que podem estar envolvidos na análise da cor dos objetos. OBJETIVO 4. DEFINIR OS VÍCIOS DE REFRAÇÃO E EXPLICAR COMO OCORRE A FORMAÇÃO E INTERPRETAÇÃO DA IMAGEM NESTES CASOS. Em indivíduos normais, a luz sofre refração ao atravessar o olho, formando a imagem na retina. Há erro de refração quando um componente do sistema óptico do olho falha na formação da imagem na retina. Emetropia: Descreve um estado no qual a imagem de um objeto no infinito se forma na retina sem que haja acomodação (refração normal). Ametropia: É um estado refrativo no qual no olho é incapaz de formar imagem na retina sem que se utilizem lentes corretivas (refração anormal). Miopia e hipermetropia são ametropias esféricas e astigmatismo cilíndrica. Presbiopia Presbiopia ou visão senil é um erro não refrativo que afeta a acuidade visual, uma vez que corresponde à perda gradual e fisiológica do poder de acomodação do olho com o avançar da idade, que é marcada pela redução linear da elasticidade do cristalino. Geralmente se inicia a partir dos 40 - 45 anos, progredindo até os 60 anos e tem como principais queixas sintomas de cansaço visual e a dificuldade em enxergar objetos próximos, que se tornam borrados. SE LIGA! Essa degeneração do cristalino e a perda da acomodação é fisiológica e universal. Devido à redução linear da acomodação, é possível inclusive estimar a média da amplitude de acomodação em função da idade da pessoa: AA = 15 – 0,25 x idade. Fisiopatologia Com o envelhecimento e a perda da complacência do cristalino, há perda da capacidade dessa estrutura em tornar-se mais curvada quando as fibras zonulares afrouxam, impossibilitando portanto o aumento do poder dióptrico do olho e a aproximação do foco de trás da retina para localizar-se sobre a retina, de modo que uma pessoa que antes não referia queixa para enxergar de perto, em torno dos 40 anos pode começar a apresentar essa dificuldade. Estudos sugerem diversos motivos para a perda acomodativa com a idade dentre os quais estão perda da elasticidade capsular e zonular, atrofia do músculo ciliar, depósito contínuo de fibras sobre o cristalino tornando-o mais compacto com pouca maleabilidade e aumento do grau de dureza do cristalino envelhecido, levando a uma inabilidade de responder ao estímulo acomodativo. Outros fatores como alteração na composição protéica do cristalino, mudança no ponto de inserção da zônula, encurtamento do raio de curvatura da superfície anterior do cristalino, diminuição na capacidade de transmissão da luz, alteração na capacidade de contração e relaxamento do músculo ciliar também estão relacionados com o desenvolvimento da presbiopia. SE LIGA! A presbiopia ocorre precocemente nos indivíduos com hipermetropia e tardiamente (ou não ocorre) nos indivíduos com miopia. Assim como na hipermetropia, a presbiopia é corrigida com lentes convergentes (positivas), entretanto o poder dióptrico deverá ser aumentado conforme a idade do paciente avança, normalmente não excedendo +3,00 D. Existem diferentes tipos de presbiopia: A presbiopia incipiente, ou primeira fase da presbiopia, engloba os casos iniciais em que os indivíduos referem dificuldade em ver ao perto, mencionando um esforço extra para ler letras de reduzidas dimensões. Nesta fase, o indivíduo apresenta um bom desempenho nos testes visuais e, quando questionado, muitas vezes prefere manter-se sem correção oftálmica. A presbiopia funcional, ou segunda fase de presbiopia, engloba os indivíduos que referem diminuição da acuidade visual comprovada clinicamente pelos testes visuais. A presbiopia absoluta é o estado mais avançado da presbiopia em que a capacidade de acomodação é perdida na totalidade. A presbiopia prematura é uma forma de presbiopia caracterizada pelo mesmo tipo de sintomatologia, mas com um início precoce. A presbiopia noturna caracterização pela dificuldade de visão ao perto em ambientes com pouca luz em consequência da diminuição da capacidade de acomodação. Hipermetropia Defeito refrativo no qual a imagem de um objeto no infinito é formada após a retina, resultando em uma imagem borrada para perto e sem conforto visual. Pode ser causado pelo curto comprimento axial do globo ocular ou pelo maior aplainamento da córnea, que diminui o poder refrativo do olho. SE LIGA! Quanto mais divergentes forem os raios que incidem no olho, mais atrás se formará a imagem e mais borrada ficará, porque maior será o círculo de difusão. A hipermetropia pode ser classificada em dois grandes grupos: axial (encurtamento do eixo axial) ou refrativa, com alterações dos meios refringentes, devido à redução do poder dióptrico da córnea ou do cristalino, que podem apresentar diminuição da curvatura, bem como em virtude da diminuição do índice de refração do humor aquoso. Independente da causa, o foco encontra-se atrás da retina e para focalizar os raios luminosos sobre a retina, o reflexo da acomodação é bastante utilizado pelo olho hipermétrope, o que culmina em hipertrofia das fibras circulares do músculo ciliar ou em um músculo ciliar mais desenvolvido. Dependendo da exaustão do músculo ciliar, a hipermetropia pode se manifestar sem ou com cicloplegia (paralisação do músculos ciliar) e, de acordo com capacidade de acomodação visual, a hipermetropia pode ser classificada em manifesta, latente ou total. O transtorno visual é um dos mais frequentes sintomas da hipermetropia e se dá devido ao esforço excessivo do músculo ciliar na acomodação visual e consequente astenopia acomodativa. Correção do olho hipermetrope A correção da hipermetropia pode ser realizada por meio de um dispositivo de superfície mais convexa, como a lente conte convergente, a fim de aumentar o poder de foco da sistema óptico, ou seja, trazer o foco mais para frente. A hipermetropia é corrigida com lentes convergentes, uma vez que os raios de luz incidem paralelos ao seu eixo principal, de forma que sofrem refração e concentram-se em um ponto focal real. Podem ser biconvexas, plano convexas e côncavo convexas. Lentes convexas atuam complementando o sistema de lentes do olho de forma a aumentar seu poder dióptrico, tornando possível traz a imagem mais para frente. Astigmatismo Astigmatismoou, de acordo com os gregos, falta de precisão é um erro de refração no qual a deformação da superfície corneana, por apresentar pelo menos os dois meridianos principais com curvaturas diferentes, provoca a entrada irregular de raios de luz, de forma que eles seguem ao longo de diferentes planos, criando múltiplos focos e impossibilitando a formação de uma imagem nítida sobre fóvea, o que resulta em uma visão embaçada tanto para longe quanto para perto. As principais queixas relacionadas ao astigmatismo são: astenopia, imagem borrada, cefaleia lacrimejamento. Apesar da imagem enxergada por um olho astigmata ser borrada, esse borrão se dá de forma heterogênea. Tipos de astigmatismo A córnea normal é uma lente esférica, o que garante a mesma curvatura em todos seus meridianos ou eixos. Já a córnea do olho com astigmatismo é oval, por isso possui curvaturas diferentes, o que resulta em pelo menos dois meridianos com curvaturas distintas, os quais são chamados de meridianos principais e determinam se o astigmatismo é regular (meridianos principais diametralmente opostos, ou seja, perpendiculares entre si) ou irregular (meridianos principais não são perpendiculares entre si ou são pelo menos três). Quanto ao estado refrativo do olho, o astigmatismo pode ser: simples (um dos meridianos é emétrope e o outro amétrope), composto (quando os meridianos principais apresentam o mesmo tipo de ametropia, apenas miopia ou hipermetropia, mas vergências distintas) ou misto (um meridiano é míope enquanto o ouro, hipermétrope). Diferente da hipermetropia e miopia, que são corrigidas por lentes esféricas, o astigmatismo é corrigido por uma lente cilíndrica, uma vez que esta superfície não apresenta simetria óptica, ou seja, os meridianos opostos da lente não são igualmente curvados, de modo que o eixo da lente cilíndrica localize-se perpendicular ao meridiano de maior erro refrativo ou que se pretende corrigir. Contudo, como a maioria dos pacientes astigmatas possuem algum grau de hipermetropia ou miopia (astigmatismo composto), as lentes podem ter também componentes esféricos, equivalendo a lentes esferocilíndricas ou tóricas. SE LIGA! Diferente das lentes esféricas, que convergem os raios para um ponto focal, as lentes cilíndricas convergem os raios para uma linha focal (LF), paralela ao eixo da lente Miopia Miopia é um erro de refração no qual a imagem de um objeto situado no infinito tem o foco formado antes da retina, o que resulta em visão borrada para longe. Geralmente se desenvolve entre os 8 e 14 anos, podendo progredir até os 20 ou 25 anos e, em uma minoria, pode haver progressão da doença além dos 30 anos. A miopia é a segunda maior causa de cegueira no mundo, atrás somente da catarata. Pode ser dividia em miopia simples (não patológica) e miopia patológica. A primeira contempla uma variação de erro refrativo inferior a -6 dioptrias, com início na infância e adolescências e corrigível com óculos ou lestes de contato. Enquanto a segunda refere-se aos olhos com erro refrativo superior a -6 dioptrias e comprimento axial maior que 26, iniciando cedo na infância, além de apresentar um elevado risco de perda visual. Fisiopatologia De forma geral, a miopia é explicada pelo aumento do diâmetro anteroposterior do olho em relação ao poder refrativo e pode ser classificada em 04 tipos. Miopia axial Comprimento axial do globo ocular maior que o normal Globo ocular aumentado e pseudoproptose Forma mais comum Miopia de curvatura Acentuada curvatura da córnea ou cristalino, resultando em um poder refrativo excessivo para o olho. Miopia secundária Pode associar-se à catarata nuclear, uma vez que a degeneração do cristalino aumenta seu poder de refração Pode resultar do deslocamento anterior do cristalino causado por trauma ou cirurgia para glaucoma Pode relacionar-se à ceratocone também Miopia congênita Alto grau de miopia ao nascimento Pode apresentar-se de três formas. Duas delas combinam diâmetro AP longo com o alto poder refrativo, mas em apenas uma delas, a esclera é forte e o prognóstico é melhor. O terceiro caso associa-se a anomalias de desenvolvimento do globo ocular Correção do olho míope A correção do olho míope consiste em deslocar o foco mais para trás, a fim de que ele localize-se sobre a retina. Como não há um reflexo (como a acomodação para a hipermetropia) do próprio olho capaz de divergir os raios e afastar o foco mais para trás a correção da miopia se dá pela utilização de lentes côncavas (divergentes). A correção da miopia pode ser realizada por lentes côncavas (divergentes), umas vez que elas atuam reduzindo o poder dióptrico do olho. Dessa forma, as lentes divergentes diminuem a refração total dos raios de luz, possibilitando o afastamento do foco para que ele localize-se sobre a retina, corrigindo a ametropia e possibilitando uma visão nítida para longe. Ao incidirem paralelamente ao eixo principal da lente divergente, os raios de luz sofrem dupla refração e acabam se espalhando, o que possibilita o deslocamento do foco para trás em relação à posição prévia mais anterior. OBJETIVO 5. EXPLICAR A RELAÇÃO DO DIABETES E PERDA VISUAL. O diabetes mellitus é uma doença complexa, multifatorial, caracterizada pela ausência absoluta ou relativa de insulina. A definição de diabetes mellitus tem-se modificado consideravelmente nos últimos anos, havendo, no presente, critérios clínicos e laboratoriais para se estabelecer o seu diagnóstico. O diabetes afeta aproximadamente cinco milhões de brasileiros e atingi vários órgãos, incluindo os rins, os nervos periféricos e, particularmente, os olhos. Denomina-se retinopatia diabética (RD) o conjunto de alterações retinianas e vítreas causadas pelo diabetes. A retinopatia diabética é a segunda causa de cegueira irreversível, precedida apenas pela Degeneração Macular Relacionada à Idade. É a principal causa de cegueira entre 25 e 75 anos de idade. Cerca de 40% dos diabéticos têm algum grau de retinopatia (geralmente discreto); 80% dos diabéticos têm a retinopatia depois de 25 anos de duração do diabetes, e 2% dos diabéticos são legalmente cegos. Na maioria dos diabéticos, a cegueira pode ser prevenida se a retinopatia for detectada precocemente, e o tratamento adequado for realizado oportunamente. O tratamento da retinopalia diabética sustenta-se em um tripé: bom controle clínico, fotocoagulação com raios laser e vitrectomia. O laser tem um papel fundamental no tratamento da retinopatia diabética e visa primordialmente à prevenção da perda visual. Na maioria dos pacientes, a aplicação do laser não melhora a visão já perdida. Dessa forma, o melhor momento para se iniciar o tratamento é antes que o paciente apresente baixa de acuidade visual, ou outros sintomas visuais. Infelizmente, devido ao fato de a baixa de acuidade visual ser frequentemente um sintoma tardio da retinopatia diabética, muitos pacientes permanecem sem diagnóstico, mesmo quando sua doença já está causando lesões retinianas graves. O resultado é que muitos pacientes são examinados tardiamente, perdendo-se, assim, a oportunidade de prevenir complicações importantes da retinopatia diabética. Compreende-se, assim, a importância de se examinar cuidadosamente a retina dos pacientes diabéticos, mesmo que eles ainda não apresentem sintomas visuais. Em princípio, todo paciente diabético deve ser submetido à oftalmoscopia tão logo tenha sido diagnosticado o diabetes. Se não houver sinais de retinopatia, ou se houver apenas raros microaneurismas, ele deverá ser reexaminado anualmente. PATOGÊNESE É provável que a hiperglicemia prolongada, associada a fatores genéticos ou adquiridos,seja a causadora das complicações do diabetes. Existe uma estreita relação entre a duração do diabetes e a prevalência da retinopatia diabética. Estudos epidemiológicos norte-americanos, realizados no início da década de 80, mostram que, para o diabetes tipo I, insulina-dependente, diagnosticado antes dos 30 anos de idade, a prevalência de retinopatia diabética varia de 17%, em pacientes com menos de cinco anos de duração do diabetes, a 98%, em indivíduos com diabetes há mais de 15 anos. A maioria desses pacientes apresenta os graus menos avançados da retinopatia. Há também uma estreita relação entre a prevalência da forma mais grave da retinopatia - a retinopatia diabética proliferativa- e a duração do diabetes. Para o diabetes insulinodependente, tipo I, a prevalência de retinopatia diabética proliferativa (RDP), 15 anos após o início do diabetes, é de 25%. Embora seja mais difícil precisar o início do diabetes tipo II - não insulinodependente - existe também uma estreita relação entre o tempo de duração da doença e a prevalência da RD (retinopatia diabética). É provável que, no presente, com o melhor controle clínico do diabetes, esses percentuais sejam menores. A vasodilatação retiniana, notada na retinopatia diabética, é, provavelmente, uma resposta auto regulatória a estímulos locais ou sistêmicos, associados ao estado diabético. A vasodilatação retiniana crônica é acompanhada por três alterações básicas: degeneração do pericito retiniano, espessa mento da membrana basal endotelial e proliferação da célula endotelial. A perda do pericito leva à perda da integridade capilar e à perda do controle da proliferação da célula endotelial. O espessamento da membrana basal leva a uma alteração da capacidade de ultrafiltração e à consequente passagem anormal de proteínas do soro para a retina extra vascular e para o vítreo. A proliferação de células endoteliais é o prenúncio da formação de neovasos. Alguns achados clínicos e laboratoriais constituem fatores de risco para o desenvolvimento da retinopatia diabética. Doença renal, evidenciada por proteinúria e elevação da uréia e da creatinina no sangue, frequentemente é acompanhada de retinopatia. Cerca de 35% dos pacientes com retinopatia diabética assintomática têm proteinúria e níveis elevados de uréia e de creatinina no sangue. A literatura mostra que há uma boa correlação entre hipertensão arterial e retinopatia diabética. Entretanto, quando os pacientes com nefropatia são excluídos, a pressão sanguínea deixa de ser um fator de risco tão importante. Lípides séricos elevados e proteinúria acentuada estão associados ao desenvolvimento de RDP. Por outro lado, pacientes com retinopatia diabética têm maior risco de desenvolver nefropatia diabética, enfarte do miocárdio, acidente vascular cerebral e amputação de membros. A Aspirina na dosagem de 650mg/dia não altera o curso da retinopatia diabética, não afeta a acuidade visual e não influencia a incidência de hemorragia vitreorretiniana. Em mulheres diabéticas que começam uma gravidez sem retinopatia, o risco de desenvolvimento de retinopatia diabética não proliferativa é de aproximadamente 10%. Cerca de 4% das mulheres grávidas portadoras de retinopatia diabética poderão apresentar a forma proliferativa. Pacientes previamente tratadas com laser usualmente não apresentam piora da retinopatia durante a gravidez. O agravamento da retinopatia diabética que ocorre durante a gravidez usualmente regride após o parto. Uma das anormalidades eletrofisiológicas mais precocemente encontradas em pacientes diabéticos é a redução dos potenciais oscilatórios do eletrorretinograma. Essa anormalidade provavelmente reflete uma isquemia importante na camada nuclear interna da retina. A redução dos potenciais oscilatórios é um bom índice preditivo de progressão da retinopatia. Conforme aumenta a gravidade da retinopatia; surgem outras alterações eletrorretinográficas, tais como a redução da amplitude da onda B. CLASSIFICAÇÃO Classicamente, a retinopatia diabética é classificada em duas formas: uma não proliferativa, prevalente em cerca de 90% dos casos, e outra proliferativa, prevalente em cerca de l0% dos casos. A forma não proliferativa usualmente causa baixa de visão, discreta a moderada, devida ao edema macular. A forma proliferativa usualmente causa baixa de visão acentuada, devido a complicações retinovítreas, principalmente a hemorragia vítrea e o descolamento de retina. Na retinopatia diabética não proliferativa (RDNP), as anormalidades do fundo de olho estão limitadas à retina. Essas anormalidades intra retinianas frequentemente precedem e acompanham as alterações proliferativas, que se desenvolvem na superfície da retina ou na cavidade vítrea. A retinopatia diabética proliferativa caracteriza-se pela presença de vasos sanguíneos neoformados e/ou de tecido fibroso, os quais se originam na retina ou no nervo óptico, e se estendem ao longo da superfície interna da própria retina ou do disco óptico, podendo, ainda, estender-se para o interior da cavidade vítrea. A retinopatia não proliferativa é classificada como discreta, moderada e avançada. As formas discreta e moderada caracterizam-se pela presença de microaneurismas, hemorragias intra retinianas, exsudatos duros, manchas algodonosas e edema macular. A forma não proliferativa avançada caracteriza-se pela presença de manchas algodonosas, hemorragias intra retinianas, veias em rosário e alterações microvasculares intra retinianas (IRMA). A presença de três ou mais destes últimos sinais é suficiente para classificar a retinopatia como não proliferativa avançada. Alternativamente, a retinopatia diabética pode ser classificada como não proliferativa avançada se houver pelo menos um dos seguintes achados: 1. Presença de hemorragias intra retinianas extensas em quatro quadrantes, 2. Veias em rosário em dois ou mais quadrantes, e 3. IRMA em um quadrante (regra 4/2/1). A forma proliferativa caracteriza-se pela proliferação fibrovascular na papila ou na retina. Uma vez iniciada a fase proliferativa, põe- se em marcha um processo mutuamente destrutivo entre a retina e o vítreo, cujas consequências poderão ser extremamente graves para o olho. Se não forem tratados, cerca de 50% dos pacientes com retinopatia diabética proliferativa estarão cegos dentro de cinco anos. Alguns sinais oftalmoscópicos estão associados a um risco aumentado de baixa de acuidade visual (BAV). São eles: presença de neovasos; localização de neovasos no disco óptico; neovasos com área maior do que 1/4 de disco óptico e hemorragia vítrea. Olhos com esses achados clínicos são considerados como de alto risco de apresentar BAV, e devem ser tratados tão logo seja possível. DETECÇÃO DA RENIOPATIA DIABÉTICA A RD é clinicamente dividida em dois estágios principais, RD não-proliferativa (RDNP), também chamada de retinopatia background, e RDP. A RDNP é caracterizada por alterações intra retinianas associadas ao aumento da permeabilidade capilar e à oclusão vascular que pode ou não ocorrer nesta fase. Encontra-se, portanto, nesta fase, microaneurismas, edema macular e exudatos duros (extravasamento de lipoproteínas). Este nível deve ser esperado em quase todos os pacientes com aproximadamente 25 anos de DM, e em muitos casos pode não haver evolução significativa. A progressão da RDNP está associada à presença de extensas áreas de isquemia capilar caracterizada pelos exudatos algodonosos (redução do fluxo axoplasmático das células da camada de fibras nervosas); veias tortuosas e dilatadas, em formato de contas; hemorragias na superfície da retina (hemorragia em chama de vela) e pelas anormalidades microvasculares intra retinianas (IRMAS) (shunts artério-venosos associados a áreas de exclusãocapilar). Estamos diante do estágio mais avançado da forma não-proliferativa, a qual podemos chamar de pré-proliferativa. Em resposta a essa intensa isquemia, ocorre a liberação de substâncias vasoativas, principalmente dos fatores de crescimento que estimulam o surgimento de neovasos. Quando a neovascularização aparece na interface vítrea da retina, a retinopatia é considerada então estágio proliferativo, a chamada RDP. A neovascularização origina-se usualmente no disco óptico e/ou nas grandes veias da retina, podendo estender-se para o vítreo. Esse é um estágio bastante grave, pois o rompimento dos vasos neoformados pode causar sangramentos maciços na cavidade vítrea e/ou no espaço pré-retiniano, resultando no aparecimento de sintomas visuais como os "pontos flutuantes" ou "teias de aranha" no campo visual e/ou a perda da visão se não tratado a tempo. DETECÇÃO DA RETINOPATIA DIABÉTICA A detecção precoce da RD é importantíssima para a eficácia dos tratamentos, pois quanto maior sua gravidade pior é o resultado da terapia. O exame oftalmológico completo incluindo a oftalmoscopia (direta e indireta) e a biomicroscopia da retina sob midríase medicamentosa é fundamental para a detecção (86%) e estadiamento da retinopatia. A documentação fotográfica (retinografia) também é importante para a detecção, ou seja, a avaliação da progressão da doença e dos resultados do tratamento. O Wisconsin Epidemiologic Study of Diabetic Retinopathy (WESDR) observou algum estágio de retinopatia em 13% dos pacientes usuários de insulina, onde o diagnóstico de DM foi feito abaixo de 30 anos (tipo I), nos primeiros 5 anos de doença. Foi identificada retinopatia em 40% dos pacientes com mais de 30 anos, usuários de insulina, e em 24% nos não-usuários, nos primeiros 5 anos de doença. Portanto, a Academia Americana de Oftalmologia preconiza que o exame oftalmológico deva ser realizado no momento do diagnóstico, principalmente naqueles com DM2, já que a prevalência de retinopatia é alta. Nos pacientes com DM1, a prevalência é bem menor nos primeiros 5 anos da doença (13%), aumentando muito após 10-15 anos (90%). Se o DM for diagnosticado na gestação, o exame deve ser repetido trimestralmente mesmo que a visão corrigida seja perfeita (20/20) e o paciente ainda não apresente sintomas visuais. TRATAMENTO O tratamento da retinopatia diabética envolve cuidados clínicos, fotocoagulação, criocoagulação e vitrectomia. Um bom controle clínico é fundamental para o controle da retinopatia diabética. Em pacientes sem retinopatia diabética, o controle rigoroso da glicemia reduz o risco de desenvolvimento de retinopatia diabética em 76% dos casos. Em pacientes que já têm retinopatia diabética, um controle glicêmico rigoroso reduz a progressão da retinopatia em 54% dos casos, reduz o risco de evolução da retinopatia para as suas formas mais graves (RDNP- retinopatia diabética não proliferativa- avançada e RDP) em 47% dos casos, e reduz a necessidade de laser em 56% dos casos. Níveis elevados de lipídeos séricos estão associados tanto ao desenvolvimento como à gravidade dos exsudatos duros. Pacientes com elevados níveis de colesterol total, ou colesterol lipoprotéico de baixa densidade (LDLC) têm um risco duas vezes maior de apresentar exsudatos duros do que pacientes que apresentam níveis séricos normais desses lipídeos. Dessa forma, a diminuição dos lipídeos séricos elevados pode reduzir o risco de perda visual em pacientes com retinopatia diabética. A fotocoagulação com raios laser tem um impacto extraordinário sobre a retinopatia diabética. Impede a perda de visão em mais de 90% dos casos, quando iniciada precocemente. Para pacientes com retinopatia proliferativa de alto risco, o risco de perda de visão severa (20/800 ou pior) é reduzido em mais de 50% dos casos, após 16 meses de seguimento. Para RDNP (retinopatia diabética não proliferativa) com edema macular clinicamente significativo o laser reduz o risco de incidência de baixa de visão de 16% para 7%, após dois anos, e de 24% para 12%, após três anos. Uma dúvida frequente é saber quando se deve indicar o tratamento com raios laser. O laser está indicado na vigência de retinopatia diabética proliferativa, ou quando houver retinopatia diabética não proliferativa com edema macular clinicamente significativo (EMCS). A caracterização de EMCS envolve pelo menos uma das seguintes situações: 1. Espessamento da retina localizado a pelo menos 500µ do centro da mácula; 2. Exsudatos duros localizados a pelo menos 500µ do centro da mácula, se associados com espessamento de retina adjacente; 3. Espessamento da retina, com pelo menos um disco de diâmetro (DD) de área, parte do qual localizado a pelo menos 1 DD do centro da mácula. EMCS é, portanto, um edema que já envolve ou provavelmente envolverá o centro da mácula. O EMCS pode ser tratado por meio de três técnicas básicas: 1. Tratamento seletivo, para casos de edema focal; 2. Gridou 3. Grid seletivo, para tratamento do edema difuso. A forma não proliferativa avançada deve ser acompanhada a cada dois a quatro meses; mas, se não for possível fazer esse acompanhamento, deve-se realizar o tratamento com panfotocoagulação. Para a forma proliferativa deve-se realizar a panfotocoagulação (PFC), em uma a quatro sessões, com um total de 1.000 a 2.000 disparos. Nos casos que apresentam EMCS, o tratamento do edema macular (focal ou em grid) deve preceder a panfotocoagulação em algumas semanas. Esse procedimento reduz a incidência de edema macular após a panfotocoagulação. Um dos objetivos do laser é tratar os microaneurismas que extravasam líquido, e as áreas com extravasamento difuso, proporcionando, assim, a redução do edema. Na forma proliferativa, com áreas extensas de isquemia, o uso do laser objetiva a transformação dessas áreas hipóxicas- que supostamente estimulam a formação de neovasos - em cicatrizes "anóxicas", que requerem pouco oxigênio para o seu metabolismo, e possivelmente não produzem fatores vasogênicos. Em casos de neovascularização papilar, esse tratamento é particularmente útil para a regressão dos neovasos. É provável, também, que o laser reduza as necessidades de oxigênio da retina como um todo e redirecione o fluxo sanguíneo para o tecido retiniano remanescente, mais nobre. O laser pode também destruir diretamente os neovasos na superfície da retina. É provável que outros importantes mecanismos de ação, tais como o debridamento e a revitalização do epitélio pigmentar da retina, estejam também envolvidos no tratamento com laser. É importante ressaltar que o laser pode ter efeitos colaterais importantes, tais como: redução da visão noturna, perda de campo visual e até mesmo decréscimo da visão central, por aumento do edema. Complicações mais raras incluem hemorragias vítreas, fotocoagulação acidental da fóvea, papilite, descolamentos exsudativos de retina e de coroide. A panfotocoagulação em uma única sessão aumenta o risco de complicações, e por esse motivo, deve ser implementada em três a quatro sessões, com intervalos semanais ou quinzenais. Deve-se ter presente que a fotocoagulação com raios laser é um tratamento relativamente empírico, não atua sobre a causa e, sim, sobre o efeito e, por necessidade, é destrutivo. Esse tratamento deve, assim, ser realizado com parcimônia, de forma a manter os seus efeitos indesejáveis em um mínimo tolerável. A criocoagulação é uma modalidade terapêutica válida para casos de hemorragia vítrea maciça que não se reabsorve espontaneamente, desde que não haja tração vitreorretiniana significativa. Pode também ser eventualmente realizada como tratamento complementar da panfotocoagulação. É fundamental que os pacientes diabéticos sejam submetidos periodicamente a examesoftalmológicos. Embora a retinopatia diabética seja infrequente em pacientes com diabetes mellitus diagnosticado há menos de cinco anos, muitas vezes é difícil precisar o início da doença, e dessa forma, em princípio, todo paciente diabético deve ser submetido à oftalmoscopia, tão logo tenha sido diagnosticado o diabetes. Se não houver sinais de retinopatia, ou se houver apenas raros microaneurismas, o diabético deverá ser reexaminado anualmente. Pacientes com RDNP (retinopatia diabética não proliferativa) discreta, sem edema macular clinicamente significativo (EMCS), devem ser reavaliados a cada nove meses. Pacientes com RDNP moderada sem EMCS devem ser reavaliados a cada seis meses. Pacientes com RDNP avançada devem ser reavaliados a cada quatro meses, e pacientes com RDP devem ser reexaminados no período de dois a três meses. Pacientes tratados com raios laser devem ser reavaliados no período de dois a quatro meses, para se verificar se houve ou não estabilização da retinopatia, e devem ser submetidos a novo tratamento, se a RD não estiver estabilizada. Muitos casos, por se apresentarem em estágio avançado, não são passíveis de tratamento por laser. Tais casos devem ser abordados por técnicas de vitrectomia. Os objetivos fundamentais da vitrectomia são tratar complicações preexistentes, tais como hemorragia vítrea e descolamento de retina, e evitar a progressão da retinopatia, removendo a hialoide posterior que direciona os neovasos para a cavidade vítrea. As principais indicações de vitrectomia são: 1. Hemorragia vítrea maciça, que não é reabsorvida espontaneamente em seis meses (diabetes tipo II), ou no período de um a três meses (diabetes tipo I); 2. Descolamento de retina tracional, com envolvimento recente (menos de seis meses) da mácula; 3. Descolamento de retina tracional e regmatogênico; 4. Proliferação fibrovascular progressiva severa; 5. Hemorragia vítrea com neovascularização iriana progressiva; 6. Hemorragia pré-macular densa associada a proliferação fibrovascular severa; 7. Glaucoma eritroclástico (ghost cell glaucoma) rebelde à terapêutica hipotensora; 8. Tração macular progressiva; 9. Edema macular associado a tração vítreo-macular; 10. proliferação fibrovascular hialoidea anterior. Considerando todos os casos cirúrgicos, a vitrectomia proporciona acuidade visual melhor que 20/100 em cerca de 80% dos casos, e visão ambulatorial (AV> 5/200) em cerca de 80% dos casos. Os resultados funcionais dependem fundamentalmente da circulação retiniana e da complexidade anatômica do olho no pré-operatório. Em presença de isquemia retiniana significativa, o prognóstico é reservado, e quanto menos complexa for a inter-relação vítreorretiniana no pré-operatório, melhor será o prognóstico. Um efeito extremamente importante da cirurgia vítrea é que mais de 90% dos casos se mantêm estáveis a longo prazo, se a cirurgia for bem-sucedida e não ocorrerem complicações nas primeiras semanas de pós-operatório. Em conclusão, uma melhor compreensão da fisiopatologia da retinopatia diabética cria as bases e o racional para a sua terapêutica. Um bom controle clínico, com ênfase no controle da glicose e dos lípides séricos, reduz o risco tanto do desenvolvimento quanto da evolução da retinopatia diabética. O tratamento com raios laser reduz significativamente o risco de perda visual. As modernas técnicas de vitrectomia podem recuperar parcialmente a visão de olhos gravemente afetados pela retinopatia diabética. Um notável progresso, portanto, foi feito no sentido de melhor conduzir uma doença que foi descrita como não prevenível e intratável há apenas três décadas. É fundamental que se estabeleçam projetos bem definidos para prevenir a cegueira causada pelo diabetes. Os pontos principais desses projetos devem incluir a educação continuada da comunidade médica, o amplo esclarecimento da população e o estabelecimento de mecanismos para um referenciamento oportuno e um tratamento adequado. OBJETIVO 6. EXPLICAR OS MECANISMOS DAS LESÕES APRESENTADAS NO PROBLEMA. 1. Estrabismo convergente: O estrabismo consiste na perda do paralelismo ocular, graças ao qual ambos os eixos visuais se dirigem para o mesmo objeto, o que provoca o desvio de um olho em relação ao outro. É possível distinguir vários tipos de estrabismo, de acordo com vários critérios. Conforme a direção para a qual o olho desviado se desvia em relação ao olho que se fixa no objeto, é possível diferenciar vários tipos de estrabismo, entre eles o: • Estrabismo convergente: onde olho se desvia de tal forma para dentro que o olhar parece se cruzar. O estrabismo mais comumente encontrado em países ocidentais é o convergente, também chamado esotropia ou endotropia e simbolizado por ET. Quando é apenas o olho direito que permanece desviado (em fixação binocular) diz-se haver ETOD (esotropia do olho direito). Se for apenas o esquerdo aquele que se desvia, diz-se haver ETOE. Se, entretanto, a fixação puder ser indiferentemente realizada tanto pelo OD como pelo OE, diz-se haver ET alt (esotropia alternante). O estrabismo é uma disfunção da musculatura extraocular, congênita ou adquirida, com alta prevalência na população, em torno de 2 a 4%, apresentando formas clínicas variadas e com tratamento corretivo clínico ou cirúrgico. Ocorre um desvio do alinhamento binocular por falta de simetria de fixação do objeto pelas fóveas. Pode acontecer em qualquer idade, porém quando ocorre em adultos pode ser secundário a doenças neurológicas, vasculares (diabetes mellitus, hipertensão arterial), doenças da tireóide, tumores cerebrais e traumas cranianos, após perda do estímulo da fusão devido à redução da acuidade visual em cataratas, ametropias e lesões. A etiologia do estrabismo não é bem conhecida, mas um aumento da prevalência no pré-termo sugere uma etiologia comum. A idade de aparecimento de estrabismo em crianças de baixo peso é variável, podendo ser desde os primeiros meses até vários anos mais tarde. Etiopatogenia dos estrabismos O circuito simplificado, apresentado na Figura 2, ajuda a compreensão dos fatores que produzem estrabismos. Quaisquer alterações dele, são, afinal, elementos a considerar: a - Lesões do olho (O) e das vias aferentes (A), dando perdas de visão, impedem que os mecanismos fusionais sejam atuantes. Convém relembrar entre essas causas, o retinoblastoma, na infância; e as coriorretinites ou neurites ópticas, em todas as idades. b - Lesões do córtex occipital (ou de vias superiores) não são comumente consideradas como fatores causais de estrabismo: além de raras, são limitadas a porções do campo visual, não afetando, basicamente, o controle oculomotor. c - Deficiências dos mecanismos fusionais (I) são, entretanto, possíveis explicações para grande parte dos estrabismos “congênitos”. d - Lesões neurológicas dos centros de comando oculomotor (M) podem dar distúrbios de movimentação voluntária, conhecidos como paralisias supranucleares. Estrabismos, propriamente ditos, não são todavia originados de alterações dessas áreas. e - Já lesões (compressões tumorais, hemorragias, isquemias, inflamações, degenerações, secções traumáticas) de núcleos e ou nervos oculomotores (E) são relativamente comuns. Estrabismos ocorridos depois que o equilíbrio oculomotor já está consolidado (a partir de uns 4 anos de idade) devem levar à suspeição de afecções neurológicas. f - Finalmente, podem ocorrer alterações da transmissão do sinal neural, ou dos próprios agentes efetores das rotações, os músculos (miastenia grave, miopatias como a da doença de Graves) e dos seus envoltórios (processos contensores, como os que se seguem a fraturas do assoalho da órbita, reações cicatriciais de processos orbitários, etc.), levando a estrabismos e