Sistema visual

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O sistema visual é capaz de captar uma faixa da
energia luminosa/comprimentos de onda
Existe uma faixa da energia luminosa que não conse-
guimos transduzir e fazer PA, portando, não perce-
bemos essa informação
Quase metade do córtex cerebral é visual
Dada a importância que a info visual tem
Olho
Sistema de lentesSistema de lentesSistema de lentes
Inclui a córnea e o cristalino
São meios transparentes de natureza proteica, com
poucas células e vascularização rarefeita
Faz uma convergência dos raios luminosos
Focalizam os raios luminosos no fundo dos olhos, na
fóvea que está na retina
Fóvea: local de maior acuidade visual
A escolha dos objetos a fixar é permitida pela movi-
mentação dos músculos extrínsecos do olho, que po-
sicionam a imagem sobre a fóvea
A intensidade da luz é controlada pela íris e pálpe-
bras
O foco é possibilitado pela córnea e cristalino e con-
trolado pelo cristalino
CórneaCórneaCórnea
Lente mais externa
Poder de dioptria: grande capacidade de convergir a
luz, mudar a direção do raio, poder refrativo
Quanto mais a lente curvar os raios de luz, maior se-
rá seu poder refrativo (medido em dioptrias)
É uma lente fixa, alterações na sua superfície cau-
sam astigmatismo
CristalinoCristalinoCristalino
Poder de dioptria menor, porém modulável (muda de
forma sob comando neural)
Lente biconvexa maleável que muda de forma con-
forme a tensão das fibras da zônula
As fibras da zônula são reguladas pela contração do
músculo ciliar (m. liso - SN autônomo)
Portanto, pode concentrar ou espalhar mais a luz,
acomodando o foco - acomodação visual
ÍrisÍrisÍris
Entre a córnea e o cristalino
Feita de músculo liso
Contém pigmento em quantidades variáveis
Possui uma abertura no seu centro: pupila
PupilaPupilaPupila
É sempre negra, pois dá passagem ao interior escu-
ro do olho
Também fazem parte da acomodação visual
RetinaRetinaRetina
É formada por 3 camadas de células
Os fotorreceptores estão na superfície externa de-
la, logo, a luz tem que atravessar todas as camadas
São especializados em fototransdução: conversão da
luz em alteração de voltagem
As outras células são responsáveis pelo processa-
mento inicial da informação visual, seguido de sua
condução ao cérebro pelos axônios das céls ganglio-
nares
Altamente vascularizada, vasos localizados sobre a
superfície interna dela, são obstáculos para a quali-
dade optica
Fundo do olho é uma camada mais escura p absor-
ver a luz
Camada pigmentar da retina
O pigmento negro melanina impede a reflexão da luz
por todo o globo ocular
Sem ele, os raios de luz seriam refletidos em todas
as direções e causariam iluminação difusa da retina,
e não o contraste normal entre as manchas escuras
e clara, necessário para a formação de imagens
precisas
Albinos: não tem melanina, quando entram em sala
clara, a luz que invade a retina é refletida em todas
as direções
Assim, a luz excita muitos receptores
Por isso, a acuidade visual dos albinos é baixa
Disco óptico:
Onde axônios das células ganglionares convergem e
perfuram a retina para emergir do olho, compacta-
das no nervo óptico
Sistema visual
O nervo óptico penetra no crânio estabelecendo a li-
gação da retina com o encéfalo
Fóvea:
Local com maior densidade de fotorreceptores
Região de maior acuidade visual, isto é, onde é mais
precisa a visão, mais detalhada
A fóvea central é composta quase inteiramente por
cones
Os vasos sanguíneos, céls ganglionares, camadas nu-
clear interna e plexiforme são todos deslocados pa-
ra um lado
Isso permite que a luz passe sem impedimento até
os cones
Fotorreceptores
Realizam a alteração da voltagem (potenciais gradua-
dos) mas não fazem o potencial de ação
São os neurônios ganglionares que fazem o potencial
de ação
Ponto cego da visão:Ponto cego da visão:Ponto cego da visão: espaço na retina que não tem
fototransdução, local onde os neurônios ganglionares
saem do fundo do olho
O tipo de informação que os cones e bastonetes dão
são diferentes
ConesConesCones
São mais curtos
Forma alongada
Identificam escalas de cor
Maior concentração na fóvea
Bons para ambientes com alta presença de luz
Alta acuidade visual: cones
Membrana do segmento externo com dobramentos
contínuos
BastonetesBastonetesBastonetes
Em geral, são mais estreitos e longos que os cones
Nas periferias da retina são mais curtos e na parte
central, na fóvea, os cones são mais delgados
Identificam escalas de cinza (presença/ausência de
luz)
Maior concentração na parte periférica da retina,
ao redor da fóvea
Bons para ambientes com baixa iluminação, pelumbra
Menos precisão
Membrana do segmento externo com membranas
empilhadas (em cada membrana tem milhares de
proteínas)
Fototransdução
Ocorre de forma similiar nos cones e bastonetes
Segmentos funcionais do bastonete ou do coneSegmentos funcionais do bastonete ou do coneSegmentos funcionais do bastonete ou do cone
Segmento externo, segmento interno, núcleo e o
corpo sináptico
Segmento externoSegmento externoSegmento externo
Onde a substância fotoquímica, sensível à luz, é en-
contrada
Se projeta na camada pigmentar da retina
Nos bastonetes, a subs. fotoquímica é a rodopsina
Nos cones, a subs. fotoquímica é uma das 3 substân-
cias fotoquímicas coloridas, chamadas de pigmentos
Os pigmentos e a rodopsina funcionam quase do
mesmo modo, exceto por diferenças na sensibilidade
espectral
Nos segmentos externos há dobras da membrana
celular, formando discos
Nessa pilha de discos ocorre a fototransdução
Segmento internoSegmento internoSegmento interno
Onde estão alojadas as organelas celulares
As mitocôndrias são importantes no fornecimento
de energia para a função dos fotorreceptores
Corpo sinápticoCorpo sinápticoCorpo sináptico
Parte que se liga às células neuronais subsequentes
(as células horizontais e bipolares)
Fotoquímica da visãoFotoquímica da visãoFotoquímica da visão
O que cada receptor “vê” é um ponto de luz de um
determinado comprimento de onda
A função desse receptor é traduzir p linguagem dos
potenciais bioelétricos
Os princípios da fotoquímica da rodopsina podem ser
aplicados aos pigmentos das cores
Ciclo visual rodopsina-retinal e excitação dos basto-Ciclo visual rodopsina-retinal e excitação dos basto-Ciclo visual rodopsina-retinal e excitação dos basto-
netesnetesnetes
Rodopsina
Formada por uma parte proteica com a proteína
opsinaopsinaopsina
No centro dessa proteína há um fotopigmento, o re-re-re-
tinaltinaltinal (derivado da vitamina A)
Proteína + pigmento = rodopsina
Essencial para captar o fóton
Estão nas dobras das membranas
Entrada de luzEntrada de luzEntrada de luz
A energia do fóton é absorvida pelo retinal e ele é
convertido da forma todo cis para todo trans
As duas formas possuem a mesma estrutura quími-
ca, mas têm estrutura física diferente
A orientação tridimensional dos locais reativos do re-
tinal todo trans não se ajusta à orientação dos locais
reativos da proteína opsina
Logo, o trans-retinal se dissocia da parte proteica e
vai para a camada escura (fundo do olho) onde é re-
constituído na sua conformação original (todo cis) e é
transportado de volta aos fotorreceptores
O retinal é regenerado pois precisa absorver outro
fóton
Há sempre uma perda de retinal, reposta pela ali-
mentação, que deve ser rica em vitamina A
Quando o retinal se dissocia da parte proteica, a
opsina muda de conformação de modo a se ligar a
transducina (proteína G), que é ativada pela mudança
de conformação alostérica provocada pela luz
que libera uma subunidade para estimular a fosfodi-
esterase
Proteína G: proteína trimérica, subunidade alfa, beta
e gama
Com a incidência da luz, o GDP da transducina é fos-
forilado, transformando-se em GTP
A incorporação do GTP separa a subunidade alfa e
esta se liga a fosfodiesterase
A fosfodiesterase reduz a concentração intracelular
de GMP cíclico
O GMP cíclico mantém abertos, na membrana do fo-
torreceptor, os canais de Na+ e Ca+²
Ou seja, quanto maior a concentração de GMPc, mai-
or o fluxo iônico de cátios para o interior da célula (a
chamada ”corrente de escuro”)
O resultado é, na ausência de luz, um estado cons-
tante de despolarizaçãodo fotorreceptor
Por isso, o potencial de repouso dos bastonetes é de
cerca de -40mV
Quando ocorre a estimulação luminosa, a concentra-
ção de GMPc diminui e muitos canais iônicos se fe-
champois não possuem estímulo para ficar aberto (a
corrente do escuro para)
Ocorre, então, a hiperpolarização do fotorreceptor
Essa hiperpolarização passageira provocada pelo es-
tímulo luminoso, é o potencial receptor
É um potencial receptor diferente quanto à polarida-
de, por ser hiperpolarizante, e não despolarizante
como nos demais receptores
Efetuada a transdução, o potencial receptor, sendo
hiperpolarizante, inibe a liberação do neurotransmis-
sor (glutamato)
As oscilações na quantidade de glutamato liberado
ativam o neurônio seguinte, a célula bipolar (existem
céls bipolares que respondem a despolarização e ou-
tras a hiperpolarização)
A célula bipolar é incapaz de gerar potenciais de
ação, gera apenas potenciais pós-sinápticos
Ocorre nova transmissão sináptica dele para o neu-
rônio de terceira ordem, a célula ganglionar, e só aí
tem a codificação neural
Ou seja, somenta na célula ganglionar a informação é
codificada em potencial de ação e enviada para o cé-
rebro
Quando cessa o estímulo luminoso, a opsina é
fosforilada e se liga a arrestina, responsável pela
recomposição da transducina com suas 3 subunida-
des, levando à interrupção da ação da fosfodiestera-
se (GMPc aumenta de concentração, potencial de
membrana retorna aos -40mV)
Glutamato
Liberado no escuro e não liberado no claro
Os neurônios da retina conduzem seus sinais visuais
por condução eletrotônica: fluxo direto de corrente,
não por meio de potenciais de ação (apenas as gan-
glionares)
É importante pois permite a condução graduada da
força do sinal, logo, a magnitude da hiperpolarização
está relacionada com a intensidade da iluminação, o
sinal não é tudo ou nada, como seria o caso p cada
potencial de ação
Quando o fundo está iluminado e o estímulo que atin-
ge os fotorreceptores é escuro, resulta um potenci-
al despolarizante
A despolarização dos fotorreceptores provoca a li-
beração de glutamato e causa a ativação de recep-
tores moleculares (são diferentes dos receptores
sensoriais) presentes nas céls bipolares
A transmissão sináptica produz um potencial despola-
rizante que se espalha pela membrana da cél bipolar
até as sinapses que ela estabelece com as céls gan-
glionares
A cél bipolar não é capaz de produzir potencial de
ação
Como o neurotransmissor é excitatório, pode-se con-
siderar que o verdadeiro estímulo dos fotorrecepto-
res é o escuro, não a luz
Ausência de luz, escuroAusência de luz, escuroAusência de luz, escuro
Os fotorreceptores são mais ativos no escuro que
no claro
No escuro, a rodopsina está inativada (retinal está na
forma cis) e os canais de cátions estão abertos
(permite que o Na+ entre na célula)
O habitual é estar entre -70 e -80mv
A voltagem da célula se mantêm entre -40 e -60v
ou seja, despolarizada (menos negativo)
Isso por causa do GMP cíclico que mantêm os canais
abertos (mantém a liberação de glutamato)
Na presença de luzNa presença de luzNa presença de luz
A rodopsina fica ativada pois o retinal passa à forma
trans
Isso leva ao fechamento dos canais (Na+ para de en-
trar, o que gera o potencial receptor do bastonete),
tornando a célula hiperpolarizada (mais negativa) in-
terrompendo a liberação de glutamato
Visão de cores
Teoria tricromáticaTeoria tricromáticaTeoria tricromática
O olho humano consegue detectar quase todas as
graduações de cores
No SN, os potenciais de ação gerados por ondas de
frequência diferentes podem se combinar para ver-
mos cores que não são somente o verde, azul ou
vermelho puros
Existem cones do tipo L, M e S
Azul = S, captam comprimentos de onda curtos
Verde = M, captam comprimentos de onda médios
Vermelho = L, captam comprimentos de onda longos
As substâncias fotoquímicas nos cones têm quase a
mesma composição que a da rodopsina dos bastone-
tes
A única diferença é que as porções proteicas, opsi-
nas, são ligeiramente diferentes
Cada tipo é especializado para captar uma determi-
nada frequência (devido à forma com que cada ro-
dopsina se posiciona na opsina), mas o mecanis-
mo/cascata de transdução é a mesma
Nos cones, a parte proteica (rodopsina) pode se en-
caixar de formas diferentes no fotopigmento (dada
a diferença de aminoácidos)
Isso modifica a chance de captar um fóton
Por isso nos cones tem como diferenciar as cores
A gente enxerga entre 400 e 700 nanômetros
Interpretação da cor no Sistema NervosoInterpretação da cor no Sistema NervosoInterpretação da cor no Sistema Nervoso
Pode-se ver, por exemplo, que a luz monocromática
laranja com comprimento de onda de 580nm estimu-
la os cones vermelhos até o valor de cerca de 99%
da estimulação máxima
Estimula os cones verdes até o valor de 42, mas os
cones azuis não são absolutamente estimulados
O SN interpreta esse conjunto de proporções como
a sensação de laranja
Da mesma forma, as proporções 83:83:0 são inter-
pretadas como amarelo, e 31:67:36 como verde.
Percepção da luz brancaPercepção da luz brancaPercepção da luz branca
A estimulação aproximadamente igual de cones ver-
melhos, verdes e azuis dá a sensação de ver branco
Não existe comprimento de onda único correspon-
dente ao branco, ele é a combinação de todos os
comprimentos de onda do espectro
Acomodação visual
Ajuste nos olhos para longe e para perto, para fa-
zer com que enxerguemos bem
É um reflexo visomotor, é controlada por nervos pa-
rassimpáticos, por núcleos subcorticais situadas na
área pré-tectal
Tríade da acomodação visual: 3 passos que aconte-
cem
1. Mudança do diâmetro da pupila1. Mudança do diâmetro da pupila1. Mudança do diâmetro da pupila
Miose: aumento do diâmetro da pupila
Midríase: diminuição do diâmetro da pupila
2. Movimento dos olhos2. Movimento dos olhos2. Movimento dos olhos
Chamada de vergência do olho: capacidade de au-
mentar a convergência p que a imagem de um ponto
que se aproxima continue sobre a retina
São os mm. oculomotores que obtém a vergência ne-
cessária
Quando um objeto se aproxima do rosto, os olhos
tendem a convergir para que a imagem incida sobre
pontos homólogos da retina
Ocorre o oposto (divergência) quando o objeto se
afasta
Tríada para acomodação p perto: convergência dos
olhos, miose, aumento da curvatura do cristalino
3. Mudança da curvatura do cristalino3. Mudança da curvatura do cristalino3. Mudança da curvatura do cristalino
Quando as fibras do m. ciliar contraem, estimuladas
pelos nervos parassimpáticos, os ligamentos suspen-
sores são relaxados e o cristalino assume uma for-
ma esférica (aumenta a curvatura) e aumenta seu
poder refrativo para manter o foco
Assim, o olho focaliza objetos mais perto do que
quando o olho tem menos poder refrativo
Presbiopia: quando a pessoa envelhece o cristalino fi-
ca maior e mais espesso, há perda da acoomodação
visual, olhos não se acomodam p visão próxima/dis-
tante
Adaptação visual
Adaptação é diferente de acomodação
A capacidade de adaptar a visão conforme as dife-
rentes luminosidades do ambiente
Envolve a cascata de transdução nos fotorrecepto-
res
A velocidade com que a cascata se repoe explica o
processo de adaptação
Adaptação à luzAdaptação à luzAdaptação à luz
Se a pessoa está sob luz intensa por muitas horas:
Grande parte das substâncias fotoquímicas nos bas-
tonetes e cones terá sido reduzida a retinal e opsi-
nas
Grande parte do retinal terá sido convertida em vita-
mina A
Devido a essas dois efeitos, as concentrações das
subs químicas fotossensíveis que permanecem nos
bastonetes e cones são reduzidas
Logo, a sensibilidade à luz se reduz
Esse é o fenômeno chamado adaptação à luz
Adaptação ao escuroAdaptação ao escuroAdaptação ao escuro
O retinal e as opsinas serão convertidos de volta a
pigmentos sensíveis à luz
A vitamina A é convertida de volta em retinal para
aumentar os pigmentos sensíveis à luz
Por ex, quando chego de um ambiente claro para um
ambiente escuro, a cascata leva um tempo para re-
organizar as proteínas e outros elementosda casca-
ta que estavam adaptados para receber muitos fó-
tons, ou seja, a cascata volta à um nível basal (não
adaptado para muitos fótons) e depois eu consigo
transduzir os poucos fótons da penumbra
Na primeira entrada na escuridão a sensibilidade da
retina é muito baixa
A curva resultante é chamada de curva de adapta-
ção ao escuro
A adaptação dos cones ocorre mais rápido que nos
bastonetes
Porém, os cones não chegam no mesmo grau de
sensibilidade na escuridão que os bastonetes
Cones: adaptação rápida, bastonetes: adaptação
mais lenta
Vias neurais
Diferentes tipos celulares neuronaisDiferentes tipos celulares neuronaisDiferentes tipos celulares neuronais
Células horizontais: transmitem sinais horizontalmente
de bastonetes e cones p bipolares
Células bipolares: transmitem sinais verticalmente dos
bastonetes e cones para as céls ganglionares e
amácrinas
Células amácrinas: transmitem em duas direções, das
bipolares p ganglionares ou horizontalmente
Células ganglionares: transmitem sinais eferentes da
retina pelo nervo óptico para o cérebro
Os 3 tipos de céls ganglionares têm endereço priva-
tivo no tálamo, formando vias paralelas de processa-
mento: as vias M, P e K
Cada via termina em uma camada no corpo genicula-
do
Hemiretina nasal: fibras do nervo óptico das metades
nasais das retinas próximo ao nariz
Hemiretina temporal: fibras do nervo óptico das me-
tades nasais das retinas próximo às têmporas
Os sinais visuais saem das retinas pelos nervos ópti-
cos
No quiasma óptico, as fibras da hemiretina temporal
em ambos os lados não se cruzam e se projetam
para o córtex ipsilateral
As fibras da hemiretina nasal se cruzam no quiasma
óptico e se projetam para o córtex contralateral
Ou seja, os axônios da hemiretina temporal passam
o quiasma ipsilateralmente (sem cruzar) e os da he-
miretina nasal cruzam o quiasma contralateralmente
Metade das fibras em cada trato óptico é derivada
de um olho e metade do outro olho, representando
pontos correspondentes nas duas retinas
Dessa forma, toda a estimulação no hemicampo vi-
sual direito irá para o córtex esquerdo e vice-versa
Após o cruzamento no quiasma óptico, todas as fi-
bras projetam-se para o tálamo (no corpo genicula-
do lateral)
A partir daí, os caminhos de cada via mudam, pois o
corpo geniculado lateralcorpo geniculado lateralcorpo geniculado lateral se divide em camadas e ca-
da camada recebe informação de um tipo de célula
ganglionar
Ex: camadas I e II recebem aferência das céls gan-
glionares M , cego para cores, transmitindo somen-
te info em preto e branco
O corpo geniculado lateral retransmite informações
visuais do trato óptico para o córtex visualpara o córtex visualpara o córtex visual, por
meio da radiação óptica
Retina > céls ganglionares > nervo óptico > quiasma
óptico > corpos geniculares laterais no tálamo > cór-
tex
Tipo M
Altamente mielinizadas
Importante para a visão com alta resolução tempo-
ral, ou seja, a detecção da velocidade e do sentido
dos objetos em movimento
Campos receptivos maiores que as P
Transmite informação sobre o eixo branco-preto
Tipo P:
Maior parte da informação sai por elas, velocidade
de condução menor, são menos mielinizadas, trans-
mitem info continuamente
Importante para a visão de alta resolução, para de-
tecção precisa do tamanho, forma e cor dos obje-
tos
Campos receptores pequenos
Transmite informação sobre o eixo de cores verde-
vermelho
Tipo K
Corpo celular diferente
Relação com as cores azul e amarelo
Campo receptivo
O campo receptivo é relativo à quantidade de neu-
rônios da retina (células ganglionares) para cada fo-
torreceptor
Na fóvea, o tamanho mínimo do estímulo (isto é, a
área da retina) capaz de estimular a cadeia de neu-
rônios é muito pequeno
No entanto, mesmo nessa região retiniana de visão
central existem circuitos que distribuem a info no
plano da retina, propiciados pela morfologia trans-
versa das céls horizontais e amácrinas
Por isso, quando se registra a atividade elétrica de
qualquer dessas células, sob estimulação luminosa in-
cidente, pode-se delimitar uma pequena região em
algum ponto da tela, cuja estimulação faz aumentar
ou diminuir a amplitude dos potenciais sinápticos, ou
a frequência dos potenciais de ação (no caso das
ganglionares)
Essa pequena região chama-se campo receptorcampo receptorcampo receptor
Quando um estímulo luminoso incide exclusivamente
sobre o centro do campo receptor e a célula au-
menta sua atividade elétrica, diz-se que ela é do tipo
centro-oncentro-oncentro-on
Nesse caso, aumentando o tamanho do estímulo pa-
ra que ele atinja também a periferia do campo re-
ceptor, observa-se que a atividade da célula diminui:
a periferia exerce ação antagonista ao centro
Quando, ao contrário, utiliza-se um estímulo mais es-
curo que o fundo, também incidente exclusivamente
sobre o centro do campo receptor, algumas células
retinianas aumentam a sua frequência de disparo:
são as células do tipo centro-offcentro-offcentro-off
Essa organização antagonista entre o centro e a
periferia do campo receptor indica que as células
horizontais são responsáveis por esse fenômeno,
fornecendo conexões inibitórias ou excitatórias que
criam as periferias dos campos receptores.
O estudo dos campos receptores dos neurônios da
retina revelam que essa estrutura sensorial não
apenas realiza a fototransdução, mas também efe-
tua as primeiras operações de processamento da
informação visual (capaz de acentuar o contraste
das bordas das imagens que se formam sobre a re-
tina)
Maneira de criar uma alternância de sinais, p enxer-
gar contraste, luminosidade, borda dos objetos
Ciclo sono-vigília
Na retina há céls ganglionares que captam a luz
sem precisar dos cones e bastonetes (responde
por um tipo de fototransdução independente)
Essas céls possuem um fotopigmento especial (me-
lanopsina)l, não detectam cor/forma, só a presençapresençapresença
de luzde luzde luz
Esse núcleo quando recebe essa informação, come-
ça a despertar áreas do cérebro para entrar na
atividade cortical maior (vigília)
Quando ela detecta a luz, cria uma via para o núcleo
supraquiasmático - acima do quiasma óptico
Informa o hipotálamohipotálamohipotálamo sobre o ciclo dia-noite (p sin-
cronizar com ele os ritmos fisiológicos, sono vigília,
níveis hormonais, atividade motora)
Ou seja, a vigília é acionada pela presença de luz