biofisica_visao.pdf

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9/22/10	
  
1	
  
BIOFÍSICA	
  DA	
  
VISÃO	
  
Profa.	
  Le:cia	
  Veras	
  Costa-­‐Lotufo	
  
VISÃO:	
  
•  Interação	
  da	
  luz	
  com	
  os	
  fotorreceptores	
  da	
  
re:na	
  
•  Re:na	
  –	
  “filme	
  inteligente”	
  situado	
  no	
  OLHO	
  
•  Olho	
  	
  
– Câmara	
  “superautomá:ca”	
  
– Posiciona-­‐se	
  na	
  direção	
  do	
  objeto	
  
– Poder	
  de	
  foco	
  
– Regula	
  a	
  sensibilidade	
  do	
  filme	
  
•  Informação	
  Visual:	
  	
  
–  re:na	
  –	
  tálamo	
  -­‐	
  cortex	
  
9/22/10	
  
2	
  
PRINCÍPIOS	
  DA	
  
FÍSICA	
  ÓPTICA:	
  
•  Luz	
  
–  Forma	
  de	
  energia	
  radiante	
  
que	
  se	
  manifesta	
  ao	
  mesmo	
  
tempo	
  como	
  par[cula	
  e	
  
como	
  onda	
  	
  
–  Amplitude	
  (quan:dade	
  de	
  
energia)	
  
–  Comprimento	
  de	
  onda	
  
(distância	
  entre	
  2	
  pontos	
  
homólogos	
  da	
  curva	
  
senoidal)	
  
–  Frequência	
  
PRINCÍPIOS	
  DA	
  FÍSICA	
  ÓPTICA:	
  
•  Interações	
  da	
  luz	
  com	
  a	
  
matéria:	
  
–  Absorção	
  
–  Reflexão	
  
–  Refração	
  
Índice	
  de	
  refração	
  (n)	
  =	
  c/v;	
  
Onde	
  c	
  é	
  a	
  velocidade	
  da	
  luz	
  no	
  vácuo	
  e	
  v	
  é	
  a	
  
velocidade	
  da	
  luz	
  num	
  dado	
  meio	
  
9/22/10	
  
3	
  
REFRAÇÃO	
  DA	
  LUZ	
  
Grau	
  de	
  refração	
  aumenta	
  em	
  função:	
  
(1)	
  Proporção	
  entre	
  os	
  índices	
  de	
  refração	
  dos	
  dois	
  meios	
  transparentes	
  
(2)	
  Grau	
  de	
  angulação	
  entre	
  a	
  interface	
  e	
  a	
  frente	
  da	
  onda	
  
LENTES	
  
•  Lentes	
  convexas	
  
–  Raios	
  paralelos	
  tornam-­‐
se	
  convergentes	
  
–  Focalização	
  dos	
  raios	
  
luminosos	
  
–  Ponto	
  focal	
  
•  Lentes	
  côncavas	
  
–  Raios	
  paralelos	
  tornam-­‐
se	
  divergentes	
  
9/22/10	
  
4	
  
LENTES	
  -­‐	
  DISTÂNCIA	
  FOCAL	
  
Definição:	
  Distância	
  de	
  uma	
  lente	
  de	
  onde	
  os	
  raios	
  paralelos	
  convergem	
  para	
  
um	
  ponto	
  focal	
  comum.	
  
Onde	
  f	
  é	
  distância	
  fonal,	
  a	
  é	
  a	
  distância	
  
da	
  fonte	
  pun:forma	
  à	
  lente	
  e	
  b	
  é	
  a	
  
distância	
  do	
  foco	
  à	
  lente.	
  	
  
FORMAÇÃO	
  DE	
  IMAGENS	
  
LENTES	
  CONVERGENTES	
  
1.	
  Todo	
  raio	
  paralelo	
  ao	
  eixo	
  principal	
  emerge	
  da	
  lente	
  principal	
  passando	
  pelo	
  
seu	
  foco;	
  
2.	
  O	
  raio	
  que	
  passa	
  pelo	
  centro	
  óp:co	
  da	
  lente	
  não	
  sofre	
  desvio;	
  
3.	
  Todo	
  raio	
  proveniente	
  de	
  um	
  dos	
  focos	
  da	
  lente	
  emerge	
  dela	
  como	
  raio	
  
paralelo	
  ao	
  eixo	
  principal.	
  
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5	
  
PODER	
  DE	
  REFRAÇÃO	
  -­‐	
  DIOPTRIAS	
  
O	
  Poder	
  de	
  convergência	
  de	
  uma	
  
lente	
  é	
  medido	
  em	
  diotropias	
  (D)	
  
Essa	
  unidade	
  corresponde	
  ao	
  inverso	
  
da	
  distância	
  focal	
  (f)	
  da	
  lente,	
  quando	
  
ela	
  é	
  medida	
  em	
  metros.	
  
Isto	
  é	
  uma	
  lente	
  esférica	
  tem	
  um	
  poder	
  de	
  refração	
  de	
  +1	
  dioptria	
  quando	
  é	
  
capaz	
  de	
  convergir	
  	
  raios	
  luminosos	
  paralelos	
  para	
  um	
  ponto	
  focal	
  a	
  1	
  m	
  
além	
  da	
  lente.	
  
OLHO	
  HUMANO	
  -­‐	
  ANATOMIA	
  
•  Parede	
  anterior	
  
–  Conjun:va	
  (mucosa)	
  
–  Córnea	
  
•  Demais	
  regiões:	
  
–  Escleró:ca	
  membrana	
  
rígida	
  –	
  forma	
  
–  Coróide	
  –	
  nutrição;	
  
melanina	
  –	
  redux	
  
reflexão	
  
–  Re:na	
  -­‐	
  fotorreceptores	
  
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6	
  
OLHO	
  HUMANO	
  –	
  FUNÇÕES:	
  
•  As	
  diversas	
  estruturas	
  do	
  globo	
  ocular	
  servem	
  para:	
  
–  Conduzir	
  a	
  luz	
  até	
  os	
  fotossensores;	
  
–  Focalizar	
  a	
  imagem	
  dos	
  objetos	
  sobre	
  os	
  fotorreceptores;	
  
–  Manter	
  a	
  forma	
  e	
  movimentar;	
  
–  Nutrir,	
  lubrificar	
  e	
  proteger	
  o	
  olho;	
  
–  Reduzir	
  o	
  ofuscamento;	
  
–  Adaptar	
  o	
  olho	
  a	
  diferentes	
  condições	
  de	
  luminosidade;	
  
–  Conduzir	
  as	
  informações	
  visuais	
  para	
  o	
  sistema	
  nervoso	
  
central;	
  
–  Processar	
  as	
  informações	
  visuais.	
  
O	
  OLHO	
  COMO	
  UMA	
  CÂMRA	
  
FOTOGRÁFICA	
  
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7	
  
FORMAÇÃO	
  DA	
  IMAGEM	
  
OLHO	
  HUMANO	
  
•  Sistema	
  de	
  lentes	
  do	
  olho:	
  
–  Interface	
  ar-­‐córnea	
  
–  Interface	
  córnea-­‐humor	
  
aquoso	
  
–  Interface	
  humor	
  aquoso-­‐
cristalino	
  
–  Interface	
  cristalino-­‐homor	
  
vítreo	
  
•  Olho	
  reduzido	
  
–  Única	
  lente	
  –	
  ponto	
  central	
  
17	
  mm	
  adiante	
  da	
  re:na	
  
–  Poder	
  de	
  refração	
  total	
  =	
  59	
  
dioptrias	
  
–  Cristalino	
  –	
  mecanismos	
  de	
  
acomodação	
  
Índice	
  de	
  refração	
  
Ar	
  =	
  1	
  
Córnea	
  =	
  1,38	
  
Humor	
  aquoso	
  =	
  1,40	
  
Humor	
  vítreo	
  =	
  1,38	
  
MECANISMOS	
  DE	
  ACOMODAÇÃO	
  
•  Poder	
  de	
  refração	
  do	
  cristalino:	
  
varia	
  de	
  15	
  até	
  cerca	
  de	
  29	
  
dioptrias	
  –	
  alteração	
  de	
  forma	
  
•  70	
  ligamentos	
  prendem-­‐se	
  
radialmente	
  ao	
  cristalino	
  –	
  tensão	
  
elás:ca	
  	
  
•  Fibras	
  meridionais	
  e	
  circulares	
  –	
  
contração	
  –	
  reduz	
  tensão	
  no	
  
cristalino	
  –	
  assume	
  forma	
  mais	
  
esférica	
  
•  Sujeito	
  a	
  controle	
  autonômico	
  
(Parassimpá:co)	
  
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8	
  
ACOMODAÇÃO:	
  
Presbiopia	
  ou	
  “vista	
  cansada”	
  –	
  perda	
  do	
  poder	
  de	
  acomodação	
  do	
  cristalino	
  
“DIAFRAGMA”	
  PUPILAR	
  
•  Íris	
  –	
  controla	
  a	
  
quan:dade	
  de	
  luz	
  que	
  
penetra	
  no	
  olho	
  
•  Diâmetro	
  pupilar	
  varia	
  
de	
  8	
  a	
  1,5	
  mm	
  
•  Profundidade	
  de	
  foco	
  
•  Controle	
  autonômico	
  
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9	
  
VARIAÇÃO	
  DO	
  DIÂMETRO	
  PUPILAR	
  
Miose	
   Midráse	
  
Focalização	
  de	
  objeto	
  muito	
  próximo	
   Focalização	
  de	
  um	
  objeto	
  distante	
  
Ambiente	
  muito	
  iluminado	
   Ambiente	
  pouco	
  iluminado	
  
Sono:	
  a	
  miose	
  se	
  acentua	
  com	
  a	
  
profundidade	
  do	
  sono	
  
Despertar	
  (passageira	
  
Na	
  agonia	
  e	
  algumas	
  horas	
  após	
  a	
  morte	
  
(12	
  a	
  24	
  h)	
  
No	
  momento	
  da	
  morte	
  
Fadiga	
  extenuante	
   Fadiga	
  ligeira	
  
Cólicas,	
  dores,	
  orgasmo,	
  
Ruídos,	
  odor	
  e	
  sabor	
  fortes	
  
MOVIMENTO	
  
•  Tipos	
  de	
  movimentos:	
  
–  Coordenação	
  binocular	
  
•  Conjugados	
  (2	
  olhos	
  na	
  
mesma	
  direção	
  e	
  velocidade)	
  
•  Disjun:vos	
  (movimento	
  em	
  
direções	
  convergentes	
  ou	
  
divergentes	
  
–  Velocidade	
  
•  Sacádicos	
  (rápidos	
  e	
  
independentes	
  do	
  objeto)	
  
•  De	
  seguimento	
  (lentos	
  e	
  
“seguem”o	
  objeto	
  
–  Trajetória	
  
•  Radiais	
  (deslocamento	
  
angular)	
  
•  Torsionais	
  (olho	
  mexe	
  –	
  eixo	
  
visual	
  permanecefixo)	
  
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10	
  
DEFEITOS	
  DA	
  VISÃO	
  
•  Hipermetropia	
  –	
  “visão	
  
para	
  longe”-­‐	
  globo	
  ocular	
  
demasiado	
  pequeno	
  ou	
  
sistema	
  de	
  lentes	
  fraco	
  –	
  
imagen	
  forma-­‐se	
  após	
  a	
  
re:na	
  
•  Miopia	
  –	
  “visão	
  para	
  
perto”	
  –	
  globo	
  ocular	
  
muito	
  alongado	
  ou	
  poder	
  
excessivo	
  de	
  convergência	
  
das	
  lentes	
  do	
  olho.	
  
Ponto	
  próximo	
  –	
  é	
  a	
  menor	
  distância	
  que	
  um	
  objeto	
  pode	
  estar	
  da	
  córnea,	
  de	
  modo	
  a	
  ser	
  
visto	
  com	
  ni:dez	
  
9/22/10	
  
11	
  
CORREÇÃO	
  –	
  USO	
  DE	
  LENTES	
  
ASTIGMATISMO	
  
•  Deve-­‐se	
  a	
  uma	
  
imperfeição	
  de	
  curvatura	
  
da	
  córnea	
  ou	
  do	
  cristalina	
  
•  Correção	
  pelo	
  uso	
  de	
  
lentes	
  cilíndricas	
  	
  
9/22/10	
  
12	
  
ACUIDADE	
  VISUAL	
  
Discriminação	
  entre	
  fontes	
  pun:formes	
  
Fóvea	
  –	
  região	
  da	
  re:na	
  de	
  maior	
  acuidade	
  visual	
  
Diâmetro	
  de	
  1	
  mm	
  
Presença	
  exclusiva	
  de	
  fotorreceptores	
  –	
  principalmente	
  cones	
  
PERCEPÇÃO	
  DE	
  PROFUNDIDADE	
  
Visão	
  binocular	
  
9/22/10	
  
13	
  
MANUTENÇÃO	
  E	
  LUBRIFICAÇÃO	
  DOS	
  
MEIOS	
  TRANSPARENTES	
  
•  Fluido	
  lacrimal	
  –	
  proteção	
  
da	
  córnea	
  (pálpebras	
  –	
  
distribuição)	
  
•  Humor	
  aquoso	
  –	
  elevada	
  
transparência	
  
•  Humor	
  vítreo	
  –	
  fluido	
  
gela:noso	
  
–  Composição	
  semelhante	
  ao	
  
líquido	
  extracelular	
  rico	
  em	
  
fibras	
  colágenas	
  e	
  ácido	
  
hialurônico	
  
PRODUÇÃO	
  &	
  DRENAGEM	
  DO	
  HUMOR	
  
AQUOSO	
  
GLAUCOMA	
  –	
  aumento	
  da	
  pressão	
  intraocular	
  geralmente	
  por	
  obstrução	
  do	
  
canal	
  de	
  Schlemm	
  
9/22/10	
  
14	
  
PERCEPÇÃO	
  VISUAL	
  
•  Localização	
  Espacial	
  
•  Medida	
  de	
  Intensidade	
  
•  Discriminação	
  das	
  Formas	
  
•  Detecção	
  do	
  Movimento	
  
•  Visão	
  a	
  Cores	
  
Próxima	
  aula…