Aula 2 Óptica e biofísica da visão[1]

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09/03/2018
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ÓPTICA E BIOFÍSICA DA VISÃO
CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO JF 
CURSO DE FISIOTERAPIA
DISCIPLINA: BIOFÍSICA
PROF. ME.: LEANDRO HERMISDORFF BERNARDO
PROPRIEDADES DA LUZ
• ASPECTOS FUNDAMENTAIS DA LUZ:
• Luz como ONDA � há um meio refrator que forma 
a imagem de objetos iluminados ou luminosos;
• Luz como FÓTON � Uma película fotossensível 
reversível transforma a energia eletromagnética do 
pulso luminoso em pulso elétrico; 
PROPRIEDADES DA LUZ
• ASPECTOS FUNDAMENTAIS DA LUZ:
• No processo de “ver”, os pulsos elétricos são 
levados ao cérebro, onde provocam sensações 
psicofísicas conhecidas como visão.
LUZ COMO ONDA
• Luz se propaga em linha reta;
• Velocidade:
• Uma das mais importantes constantes universais;
• No vácuo, é a máxima que a matéria pode atingir:
• V= 3 x108 m.s-1
• A velocidade da luz é tanto menor quanto maior o 
índice de refração do meio.
• Ao se propagar, a luz apresenta os seguintes fatores:
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LUZ COMO ONDA
A. REFLEXÃO:
• Consiste na mudança de direção
da luz, ao entrar em um
obstáculo:
• Lei da Reflexão: “O ângulo de
incidência (i) e o ângulo de
reflexão (r) são iguais, e estão no
mesmo plano que inclui a normal
(N).”
LUZ COMO ONDA
A. REFLEXÃO:
• Tipos de reflexão:
1. Especular � a superfície
refletora é tão lisa que
todos os raios refletidos
saem na mesma direção.
É o que ocorre nos
espelhos, nas superfícies
muito polidas.
LUZ COMO ONDA
A. REFLEXÃO:
• Tipos de reflexão:
1. Difusa (albedo) � a
superfície refletora é áspera,
e os raios incidentais se
refletem com o mesmo
ângulo, mas em direções
diferentes. É o tipo mais
comum (dos corpos, objetos,
corpos celestes).
LUZ COMO ONDA
B. INTERFERÊNCIA:
• Resulta do somatório dos 
pulsos de onda.
• 2 cristas � Reforço;
• 1 crista + 1 vale (iguais) �
Anulação;
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LUZ COMO ONDA
C. DIFRAÇÃO:
• Contorno dos obstáculos devido a trajetória do pulso; 
LUZ COMO ONDA
D. ESPELHAMENTO:
• É a mudança de direção do raio luminoso ao se chocar 
com a matéria, ocorrendo em todas as direções.
E. POLARIZAÇÃO:
• É a fixação do vetor elétrico, e, consequentemente, do 
magnético, em um plano determinado.
LUZ COMO ONDA LUZ COMO ONDA
F. REFRAÇÃO:
• É a mudança de direção do
raio luminoso ao penetrar
obliquamente em um meio
de índice de refração
diferente do meio anterior.
Se o raio entrar
perpendicularmente, não há
refração.
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LUZ COMO ONDA LUZ COMO ONDA
F. REFRAÇÃO:
• Lei da refração: “Ao sair de
um meio menos refrator e
penetrar em um mais
refrator, o raio luminoso
(r’) se aproxima da
normal.”
BIOFÍSICA DA VISÃO BIOFÍSICA DA VISÃO
• Incidência de luz nos olhos � aciona a visão;
• Estímulo luminoso � potencial receptor � potenciais
de ação conduzidos pelas células nervosas até o
cérebro � interpretação do estímulo;
• Percepção das cores � fatores evolucionários
(alimentos);
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BIOFÍSICA DA VISÃO BIOFÍSICA DA VISÃO
• Anatomia funcional do olho:
• Olho forma a imagem � Transforma energia 
eletromagnética em elétrica � Pulsos levados ao 
cérebro;
BIOFÍSICA DA VISÃO
• Anatomia funcional do olho �
Componentes:
• Esclerótica: cápsula de membrana 
rígida que envolve todo o globo 
ocular;
• Córnea: parte anterior da 
esclerótica, como uma janela 
transparente;
• Humor aquoso: solução pouco 
concentrada localizada 
posteriormente a córnea;
• Íris: Diafragma variável do olho
BIOFÍSICA DA VISÃO
• Anatomia funcional do olho �
Componentes:
• Cristalino: lente que fecha a câmara 
anterior do olho;
• Músculo ciliar: controla o cristalino e 
assim, seu poder refrativo;
• Humor vítreo: solução gelatinosa que 
preenche a câmara posterior do olho;
• Retina: conjunto de células nervosas 
fotossensíveis (cones e bastonetes) 
que recobrem o fundo do olho;
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BIOFÍSICA DA VISÃO
• Anatomia funcional do olho �
Componentes:
• Nervo óptico: união dos filetes 
nervosos;
• Observação:
1. Ponto cego: ponto da retina que 
não possui células sensíveis.
2. O eixo óptico não coincide com 
o eixo visual, que é a direção da 
visão de detalhe;
BIOFÍSICA DA VISÃO
BIOFÍSICA DA VISÃO BIOFÍSICA DA VISÃO
• FORMAÇÃO DA IMAGEM 
NO OLHO HUMANO:
• Ocorre por refração da 
luz;
• Principal meio refrativo �
interface ar-córnea;
• Modelo esquemático �
Olho reduzido de 
Gullstrand;
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BIOFÍSICA DA VISÃO
• FORMAÇÃO DA IMAGEM NO OLHO HUMANO:
• A imagem se forma na retina;
• Acomodação � mudança do poder dióptrico do olho, 
conforme a distância do objeto � Mudança na 
espessura do cristalino;
• Visão para longe: músculo ciliar diminui a 
convergência da lente do olho;
• Fibras radiais contraem;
• Fibras circulares relaxam;
BIOFÍSICA DA VISÃO
• FORMAÇÃO DA IMAGEM NO OLHO HUMANO:
• Visão para perto: espessamento do cristalino;
• Fibras radiais relaxam;
• Fibras circulares contraem;
• Acomodação varia com a idade (máxima na infância e 
mínima na velhice);
BIOFÍSICA DA VISÃO BIOFÍSICA DA VISÃO
•O GLOBO OCULAR COMO RECEPTOR DE 
FÓTONS:
• Íris� Estrutura contrátil capaz de variar seu 
orifício (responsável pela cor dos olhos);
• Funções:
• Controle da quantidade da luz;
• Diminuição da aberração esférica e cromática, 
quando a pupila é menor;
• Aumento da profundidade do foco, com 
fechamento da pupila;
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BIOFÍSICA DA VISÃO
•O GLOBO OCULAR 
COMO RECEPTOR DE 
FÓTONS:
• Pupila� Orifício 
central à íris;
• Fechamento � miose;
• Abertura � midríase;
• OBS.: ANISOCORIA �
Pupilas assimétricas;
BIOFÍSICA DA VISÃO
•O GLOBO OCULAR COMO RECEPTOR DE FÓTONS:
• Retina� Película fotossensível onde os fótons 
interagem com os receptores espaciais, gerando pulso 
elétrico. 
• Células fotossensíveis: 
• Cones: Destinados à visão fotópica (cores e detalhes);
• Bastonetes: Destinados à visão escotópica (claro e escuro);
BIOFÍSICA DA VISÃO
• OBSERVAÇÕES: 
1. Acomodação � Controle da espessura do cristalino
para a visão d longe/perto. Controlada pelos músculos 
ciliares (radiais e circulares);
2. O controle da quantidade de luz que entra pela pupila
é feita pela íris, alterando o tamanho da pupila (miose
e midríase); 
3. Cicloplégicos � paralisação da íris � Midríase;
DEFEITOS VISUAIS DO OLHO HUMANO
• Anormalidades da visão: anomalias de refração, de 
geometria óptica e da visão de cones. 
• EMETROPIA: Estado refrativo normal do olho humano. 
Neste caso, os raios paralelos ou divergentes, são 
focalizados exatamente na retina, sem deformação. 
• AMETROPIA: Desvios do estado emetrópe do olho, e 
classificam-se em miopia, hipermetropia, presbiopia e
astigmatismo.
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DEFEITOS VISUAIS DO OLHO HUMANO
• Miopia ou Braquiometropia:
• Dificuldade de enxergar objetos 
distantes;
• Imagem focalizada ANTES da 
retina (efeito de aproximação). 
Causada por:
• Refração excessiva;
• Defeito de curvatura da córnea 
ou globo ocular;
• Correção: lentes divergentes;
DEFEITOS VISUAIS DO OLHO HUMANO
• Hipermetropia ou Hiperopia:
• Dificuldade de enxergar objetos 
próximos;
• Imagem se focaliza depois da 
retina (efeito de afastamento). 
Causada por:
• Deficiência nos meios refrativos;
• Alteração na curvatura do globo 
ocular;
• Correção: lentes convergentes;
DEFEITOS VISUAIS DO OLHO HUMANO
• Astigmatismo:
• Perda da focalização em 
determinada direção. A 
imagem se forma com efeito 
cilíndrico;
• Ocorre pela deformação de 
um dos raios de curvatura 
da córnea;
• Correção: lentes cilíndricas 
de efeito oposto;
DEFEITOS VISUAIS DO OLHO HUMANO
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DEFEITOS VISUAIS DO OLHO HUMANO
• Presbiopia:
•Perda da 
acomodação com 
a idade;
• Correção: lentes 
convergentes 
(corrige a visão 
“de perto”);
SISTEMA VISUAL CENTRAL 
SISTEMA VISUAL CENTRAL 
• A VIA VISUAL
• Começa na retina com os
fotorreceptores.
• Os neurônios ganglionares
ganham mielina ao deixarem a
túnica mais externa para formar
o nervo óptico (II par de nervos
cranianos).
SISTEMA VISUAL CENTRAL 
• A VIA VISUAL
• Os dois nervos ópticos se
encontram no quiasma óptico e
logo se destacam para formar os
tratos ópticos que terminam no
tálamo.
• Os neurônios talâmicos partem
para o córtex visual através da
radiação óptica e atingem os lábios
da fissura calcarina no lobo
occipital.
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SISTEMA VISUAL CENTRAL 
• A VIA VISUAL
• O córtex visual primário é
denominado córtex estriado e está
organizada em módulos contendo
cada um 150.000 neurônios.
• Cada módulo (no total existiria
2500) recebe e analisa um
determinado aspecto da uma
região do campo visual e são
associadas em outras áreas
corticais.
SISTEMA VISUAL CENTRAL 
SISTEMA VISUAL CENTRAL 
• INFORMAÇÕES DA RETINA:
• Evocam a percepção visual e propiciam outras atividades 
como respostas motoras reflexas e os ritmos biológicos. 
1. Fibras retino-geniculadas: são as mais importantes, pois 
somente estas estão relacionadas com a percepção 
consciente da visão. Os neurônios projetam-se para o 
córtex visual (no lobo occipital), através da radiação óptica; 
SISTEMA VISUAL CENTRAL 
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SISTEMA VISUAL CENTRAL 
• INFORMAÇÕES DA RETINA:
2. Fibras retino-hipotalâmicas: destaca-se do quiasma e 
ganham o hipotálamo e estão associados com a regulação 
dos ritmos biológicos; 
SISTEMA VISUAL CENTRAL 
SISTEMA VISUAL CENTRAL 
• INFORMAÇÕES DA RETINA:
3. Fibras retino tectais: projetam-se para os núcleos dos 
colículos superiores e estão associados com reflexos dos 
movimentos oculares, reflexo fotomotor direto e 
consensual.
SISTEMA VISUAL CENTRAL 
• OBSERVAÇÃO: O REFLEXO DE PISCAR:
• É desencadeado por outros estímulos mas as
informações da retina são enviadas também para o
núcleo do nervo facial (VII), que inervam os músculos
orbiculares que causam o fechamento da pálpebra,
especialmente quando ocorre aumento de intensidade
luminosa. Caso a estimulação seja muito intensa, são
enviados impulsos para neurônios motores medulares
(trato teto-espinhal) causando a proteção dos olhos
com as mãos.
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SISTEMA VISUAL CENTRAL 
• CAMPOS VISUAIS:
• O campo visual de um olho com a
cabeça parada corresponde a 150
graus;
• Existe uma região central vista
por cada olho que se sobrepõe �
campo binocular cuja
sobreposição nos permite
relativizar a profundidade e o
relevo dos objetos.
SISTEMA VISUAL CENTRAL 
• LESÕES NAS VIAS ÓPTICAS:
1. Lesão do nervo óptico E:
perda total da
sensibilidade neste olho.
Mas o olho intacto ainda
150graus do campo
visual.
SISTEMA VISUAL CENTRAL 
• LESÕES NAS VIAS ÓPTICAS:
2. Lesão do trato óptico E:
perda da sensibilidade
visual da retina temporal do
olho esquerdo e da retina
nasal do olho direito. Como
conseqüência, conserva-se
apenas a visão do
hemicampo visual esquerdo.
SISTEMA VISUAL CENTRAL 
• LESÕES NAS VIAS ÓPTICAS:
3. Lesão mediana do
quiasma óptico: perda
de sensibilidade das
retinas nasais de ambos
os olhos; estreitamento
do campo visual
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
• DURAN, José Enrique Rodas. Biofísica: Conceitos e 
Aplicações - 2ª Edição. Editora Pearson, 2011.
• Capítulo 5.
• HENEINE, Ibrahim Felippe. Biofísica Básica. Editora 
Atheneu. 2010.
• Capítulo 18.
OBRIGADO!