Biofísica da Visão

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Biofísica da Visão
A visão é a habilidade de detectar a luz, cor,
forma, movimento e o espaço através de
estruturas fotossensíveis.
LUZ VISÍVEL
O trânsito de energia no universo ocorre por
meio de radiações eletromagnéticas. O
espectro eletromagnético possui ondas de
variados comprimentos.
Ondas eletromagnéticas com comprimento
curto transportam mais energia podendo
interagir com as moléculas biológicas. Por
isso, a camada de ozônio, ao filtrar esse tipo
de onda muito curta, tornou possível a vida
no planeta).
As radiações com comprimento de onda
muito grande não transportam energia
suficiente para causar um estímulo
sensorial.
Com isso, animais e plantas foram
selecionados para utilizar uma faixa desse
espectro intermediária que nem fosse tão
danosa nem tão insensível.
O que chamamos de “luz visível” é
justamente essa faixa no espectro
eletromagnético que vai entre 400 nm a
800 nm.
O OLHO HUMANO
O olho é um órgão fotorreceptor composto
por: córnea, humor aquoso, íris, cristalino,
humor vítreo e retina.
Na retina há receptores sensoriais sensíveis
à luz e circuitos neurais que processam a
informação visual.
Além da retina, o olho precisa de um
componente que faça a projeção de uma
imagem nessa camada fotorreceptora. Para
isso, a córnea e o cristalino atuam como
lentes convexas projetando a imagem na
retina.Dois fatores definem a capacidade
dessas estruturas refratarem os raios
luminosos incidentes na córnea:
a) curvatura
b) diferença do índice de refração entre
o ar (1) e a córnea (1,37-1,38).
Cristalino
O poder de refração de um sistema óptico é
dado pela unidade dioptria (D). A dioptria
representa a convergência do olho definida
como o inverso da distância focal (medida
em metros).
𝐷 = 1𝑓
A convergência do olho é variável devido ao
cristalino que pode ser relaxado ou
contraído pela ação dos músculos ciliares.
O cristalino é uma lente biconvexa
responsável pelo processo de acomodação
visual, que é o mecanismo fisiológico que
permite ter a visão de um objeto em
diversas distâncias.
Os músculos ciliares auxiliam na
capacidade de mudança de convergência
do cristalino, tornando-o mais ou menos
convexo. Quando os músculos contraem,
o cristalino fica mais convergente trazendo
o foco para mais perto.
Para objetos localizados muito próximos ao
olho, mesmo após uma intensa contração
dos músculos ciliares não é suficiente para
uma acomodação adequada.
Há um limite para a acomodação. A
distância mínima é chamada, então, de
ponto próximo. É cerca de 25 cm em olhos
normais.
Ponto próximo ≅ 25 cm
A convergência do olho humano pode ser
medida, sabendo que:
1
𝑓 ＝ 
1
𝑜 + 
1
𝑖
A distância da imagem (i) é a distância do
cristalino à retina, que é aproximadamente
2 cm. Para um objeto colocado a grande
distância do olho (infinito visual), sua
distância pode ser considerada infinita,
assim a distância do objeto (o) sendo ∞,
teríamos que:
1
𝑓 ＝ 
1
∞ +
1
2 𝑐𝑚 
Sabendo que 1/∞ tende a zero, essa razão
ficaria zero na equação, restando:
1
𝑓 ＝ 
1
2 𝑐𝑚
Passando a distância da imagem (i) de cm
para m:
50 di
1
𝑓 ＝ 
1
0,02 𝑚 ＝
A convergência distante do ponto remoto é
de 50 di.
Para um objeto próximo ao olho,
considerando a mínima distância que pode
ser vista pela acomodação. Temos que a
distância do objeto é 25 cm, então:
54 di
1
𝑓 ＝ 
1
25 𝑐𝑚 +
1
2 𝑐𝑚 ＝ 
A convergência perto do ponto próximo é
de 54 di.
O poder de acomodação de um olho é
definido pela diferença entre as
convergências do ponto distante e do
ponto próximo.
𝐶𝑝 − 𝐶𝑑 = 54 − 50 = 4𝑑𝑖
Humor aquoso
Atrás da córnea há um fluido chamado de
humor aquoso que mantém a pressão do
olho em 15 mmHg. Esse fluido é produzido
constantemente e o excesso é eliminado
pelo canal de Schlemm, além de fornecer
nutrientes à córnea e ao cristalino.
Íris
É um diafragma composto por músculos
circulares e radiais que se contraem ou
distendem para aumentar a abertura por
onde entra a luz, a pupila.
Humor vítreo
Substância gelatinosa que preenche o
espaço entre o cristalino e a retina. Por ter
seu índice de refração igual ao cristalino,
mantém os raios luminosos em seu curso.
Retina
É onde ocorre a conversão de imagem
luminosa em impulsos nervosos que serão
enviados ao SNC para serem processados.
O fóton precisa ter energia suficiente para
causar um potencial de ação. Por isso, os
olhos humanos são sensíveis apenas a
faixa de comprimento de onda entre 400
nm e 800 nm. Na retina, há dois tipos de
fotorreceptores: os cones e os bastonetes.
Os cones estão concentrados na região
central da retina, a fóvea. São responsáveis
pela percepção de cores. Identificam cores
primárias (azul, vermelho e verde), mas
conseguem interpretar cores intermediárias
pela combinação de vários cones.
Já os bastonetes estão por toda a retina
menos na fóvea. Funcionam sob luz fraca,
sendo pouco sensíveis a cores, permitem
uma visão no escuro.
Na retina, há também o nervo óptico que
gera um ponto cego porque não há
fotorreceptores nesta região.
AMETROPIAS
São doenças oculares devido a erros
refrativos nos quais a luz chega de forma
inadequada à retina gerando problemas na
formação de imagens.
1) Miopia
O indivíduo não consegue focalizar objetos
que estão longe, pois a imagem se forma
antes da retina devido a um alongamento
no olho. Pode ser corrigido por uso de
lentes divergentes.
2) Hipermetropia
O indivíduo é incapaz de focalizar na retina
objetos próximos, pois a imagem se forma
após a retina devido ao encurtamento do
olho. Pode ser corrigido com o uso de
lentes convergentes.
3) Presbiopia
Com o envelhecimento, os músculos
ciliares que movem o cristalino diminuem
sua amplitude de movimento, causando a
redução da acomodação visual. Pode ser
corrigido com lentes bifocais convergentes.
4) Astigmatismo
É quando a córnea ou o cristalino
apresentam uma curvatura irregular
produzindo uma imagem distorcida na
retina. Pode ser corrigido com uma lente
cilíndrica convergente ou divergente.
5) Daltonismo
O indivíduo não apresenta cones sensíveis
a determinadas cores
6) Glaucoma
A pressão ocular alta provoca dificuldade
na irrigação sanguínea da retina podendo
levar a cegueira
7) Catarata
Com a idade, devido a luz ultravioleta ou
outras radiações, o cristalino vai se
tornando opaco perdendo a acomodação.