Transdução de Sinal do Sistema Visual

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Transdução de Sinal do Sistema Visual
· A retina transforma e decodifica estímulos luminosos em potencial de membrana. A retina é a parte sensível à luz do olho e contém (1) os cones, responsáveis pela visão em cores; e (2) os bastonetes que podem detectar a penumbra e são responsáveis principalmente pela visão em preto e branco em condições de baixa luminosidade. Quando bastonetes e cones são excitados, os sinais são transmitidos, primeiramente, através de sucessivas camadas de neurônios na própria retina e, por fim, propagam-se pelas fibras do nervo óptico e para o córtex cerebral.
 
· Os olhos visualizam o objeto no ambiente, mas para isso depende da posição do objeto em relação aos mesmos (campo visual). O campo visual humano é mais restrito, uma vez que temos visão binocular (temos uma visão mais focada, porém com maior noção de profundidade).
· Existe retina nasal e lateral. Essa captam informações luminosas que acendem pelo nervo óptico, que decussa no quiasma óptico e ascende pelo trato óptico até chegar ao colículo inferior (núcleo geniculado lateral do tálamo). Do tálamo saem irradiações ópticas que irão para o lobo occipital (local aonde ocorre o processamento efetivo da imagem imagem é reinvertida e “editada”). 
Cegueira central (envolve lesões no SNC) x cegueira periférica (envolve os segmentos do próprio olho em si)
· A retina é um tecido avascular (se nutre por difusão a partir da coroide por isso é sensível a lesões na coroide, como na diabetes) e nervoso, nutrido pela coroide (cheia de vasos sanguíneos). É um filme que realiza a digitalização da imagem. 
· A fóvea é localizada na região central da retina do olho humano onde se concentram os cones e onde se forma a imagem que será transmitida ao cérebro. É o local de maior acuidade visual e detalhamento de cores, nitidez e formas. O restante da retina que não se encontra na fóvea leva a uma visão lateralizada e menos precisa. Porém, é importante pois aumenta o campo visual (embora não tenha tanta nitidez em formas e cores).
· É composta quase inteiramente por cones. Esses elementos têm uma estrutura especial que auxilia na detecção de detalhes na imagem visual, isto é, os cones da fóvea têm corpos celulares especialmente longos e delgados, distinguindo-se dos cones muito maiores localizados mais perifericamente na retina. Igualmente, na região da fóvea, os vasos sanguíneos, células ganglionares, camadas nuclear interna e plexiforme são todos deslocados para um lado, em vez de repousarem diretamente sobre o topo dos cones, o que permite que a luz passe sem impedimento até os cones.
 
· A papila óptica é o ponto cego do olho. Nela ocorre a junção de todos os axônios das células ganglionares para a formação do nervo óptico, tanto das células da retina temporal, quanto nasal.
· Dentro do globo ocular existe um líquido chamado humor vítreo. Entre a córnea e a pupila se tem uma câmara anterior que contêm um líquido chamado humor aquoso (afetado em glaucoma).
· Miose x midríase São realizada por músculos pupilares reativos a luz (controlam a entrada de luz de forma automática/reflexa) que aumentam e diminuem o diâmetro da pupila.
· O cristalino (afetado na catarata) e a córnea focalizam o objeto em direção a fóvea e tem como objetivo a acomodação visual.
· O olho, na maioria das vezes (em casos de atenção podemos voluntariamente focar nossa visão em um local só), se move de forma inconsciente para aumentar o campo visual (o olho parado gera acomodação do campo visual, perdendo informações do mesmo) por ação dos corpos mamilares e cornos superiores (ações subcorticais do tronco encefálico e, portanto, inconscientes). Isso ocorre devido a presença de músculos oculares extrínsecos e intrínsecos. 
Obs.: O nervo óptico e a retina são SNP. Quando o nervo óptico entra no forame óptico superior ele vira SNC.
Obs.: O olho é uma câmera fotográfica biológica (é uma câmera escura) e a retina é um filme que realiza uma autorrevelação automatizada, sendo comparada a uma câmera digital biológica. O olho tem imagens projetadas no seu interior após passarem por lentes transparentes na sua parte frontal.
Obs.: As pálpebras e a humidificação pela lagrima (secreção praticamente neutra) protegem e limpam a visão e permitem a transparência necessária.
· A retina funciona a base da presença e ausência de luz e se encontra dentro de um sistema super complexo. Assim, o sistema visual funciona a base desses dois estímulos (presença e ausência de luz/claro e escuro). A retina, então, nos permite a sensação de claro e escuro, o que dita nosso ciclo circadiano (interfere diretamente na liberação de hormônios e etc.).
Obs.: Todo olho normal possui um ponto cego. Porem esse não é percebi graças as “edições” de imagem realizadas pelo cérebro. Talvez esse seja um dos motivos para a movimentação constante e involuntária do olho, para modificar a posição do ponto cego e captar imagens que podem passar despercebidas.
 
· Vale destacar que nossos olhos e fotorreceptores captam apenas a luz visível.
· A retina é uma camada de células nervosas muito fina e delicada. Onde se tem uma membrana limitante interna, uma camada de fibras do nervo óptico, uma camada de células ganglionares, camada plexiforme interna (camada de plexo de conexão sináptica), camada nuclear interna (células bipolares e amácrinas), plexiforme externa (possui células horizontais), nuclear externa (onde ficam os fotorreceptores) e epitélio pigmentar. 
· Assim, a luz acessa/passa primeiro pelas camadas internas para depois chegar nas externas. Dessa forma, os fotorreceptores não são os primeiros a receber a luz.
Obs.: As células horizontais controlem o sistema de centro e periferia, o que permite a visão de contraste e nitidez. As células amácrinas realizam a percepção de movimento. Enquanto a bipolar faz a conexão entre fotorreceptor e célula ganglionar. Os axônios das células ganglionares formam o nervo óptico. As células pigmentares realizam a limpeza dos dendritos e reciclam a vitamina A (funcionam como ponto de apoio dos receptores, como se fosse uma glia).
· Os cones recebem a luz quase que de forma direta por não terem muitas camadas intermediarias na sua frente, já que se encontram em maior proporção na região da fóvea. 
· O axônio das células ganglionares unidos formarão a papila ópitca (ponto cego), que posteriormente irão emergir como nervo óptico. 
· A distribuição de cones e bastonetes na retina é desigual, sendo os cones mais concentrados na região da fóvea.
· Os cones e bastonetes são divididos em segmento externo (contém os discos de membrana plasmática) e segmento interno (contém o núcleo e os terminais sinápticos), sendo o segmento externo dos cones mais curto. Vale destacar que na retina humana se tem 3 tipos de cone (azul, verde e vermelho) e são esses que realizam a percepção para as variações de colorações (comprimentos de onda que geram a sensação de cores diferentes). Já os bastonetes apenas percebem a cor purpura e tons de cinza, sendo usado para perceber mais as diferenças entre claro e escuro.
· Os cones funcionam apenas com grande luminosidade, já os bastonetes funcionam tanto em locais mais claros, como mais escuros.
· No caso dos bastonetes, a substância fotoquímica é a rodopsina; nos cones, é uma das três substâncias fotoquímicas “coloridas”, em geral, chamadas simplesmente pigmentos coloridos, que funcionam quase exatamente do mesmo modo que a rodopsina, exceto por diferenças na sensibilidade espectral. Eles são incorporados às membranas dos discos, sob a forma de proteínas transmembrana. As concentrações desses pigmentos fotossensíveis, nos discos, são tão grandes que os próprios pigmentos constituem cerca de 40% de toda massa do segmento externo.
· O pigmento negro melanina, na camada pigmentar, impede a reflexão da luz por todo o globo ocular, o que é extremamente importante para a visão nítida. Esse pigmento realiza a mesma função no olho que a cor negra dentro do fole de uma câmera. Sem ele, os raios de luz seriam refletidos em todas as direções,dentro do globo ocular e causariam iluminação difusa da retina, e não o contraste normal entre as manchas escura e clara, necessário para a formação de imagens precisas (albinos, por não possuírem melanina tem menor acuidade visual principalmente em salas claras).
· Nos discos de membrana plasmática presentes nos segmentos externos dos cones e bastonetes existe um receptor luminoso acoplado a proteína G chamado rodopsina. Essa molécula de rodopsina é formada por uma proteína e um constituinte da vitamina A (retinal). A forma cis do retinal é importante, porque somente ela pode se ligar à escotopsina, para sintetizar rodopsina. O movimento de transformação estequiométrica de cis-retinal em trans-retinal é influenciado pela luz (onda luminosa/fóton de energia). Esse movimento induzido pela luz ativa a rodopsina.
· Como a orientação tridimensional dos locais reativos do retinal todo-trans já não se ajusta à orientação dos locais reativos da proteína escotopsina, o retinal todo-trans começa a se afastar da escotopsina. O produto imediato é a batorrodopsina, que é uma combinação parcialmente degradada do retinal todo-trans e da escotopsina. A batorrodopsina é extremamente instável e decai em nanossegundos para lumirrodopsina. Esse produto, então, decai em microssegundos para metarrodopsina I e, depois, em cerca de 1 milissegundo, para metarrodopsina II e, por fim, muito mais lentamente (em segundos), para os produtos de degradação completos escotopsina e retinal todo-trans. É a metarrodopsina II, também chamada rodopsina ativada, que provoca alterações elétricas nos bastonetes, e os bastonetes então transmitem a imagem visual para o sistema nervoso central sob a forma de potencial de ação do nervo óptico, como será discutido adiante
· A rodopsina ativa pela presença de luz (fenômeno físico) e pela modificação do cis para o trans ativa uma proteína Gs, que são as tranducinas. Essas se encontram acopladas ao lado da rodopsina, que se liga a tal proteína quando estimulada por luz, ativando a mesma. Essa proteína se desliga do GDP e se liga ao GTP quando ativada (essa ligação e, consequentemente, o tempo de ativação dessa proteína G com o GTP é cíclica/temporária, uma vez que sua subunidade ATPásica quebra tal molécula em GDP). A transducina quando ativa se liga a fosfodiesterase fazendo com que o GMPc (2° mensageiro) seja transformado/metabolizado em GMP, cortando a ligação cíclica do mesmo. Isso diminui a quantidade de GMPc interno. Essa diminuição dificulta a ligação do mesmo nos canais de sódio, fechando tais canais. O que faz com que a célula pare de ser excitada, hiperpolarizando a célula.
 
· Assim, a luz hiperpolariza ou estabiliza os fotorreceptores. Já a ausência de luz excita e despolariza os fotorreceptores. 
· A despolarização dessa célula faz com que ocorra a liberação do neurotransmissor (glutamato).
· Neoformação de rodopsina é reconverter o retinal todo-trans em 11-cis retinal. Esse processo requer energia metabólica e é catalisado pela enzima retinal isomerase. Uma vez formado o 11-cis retinal, ele automaticamente se recombina com a escotopsina, para formar novamente a rodopsina que então permanece estável até sua decomposição ser novamente desencadeada por absorção da energia luminosa.
· Existe uma segunda via química, pela qual o retinal todo-trans pode ser convertido em 11-cis retinal. Essa segunda via ocorre por conversão do retinal todo-trans, primeiramente, em retinol todo-trans, que é uma forma de vitamina A. Depois, o retinol todo-trans é convertido em 11-cis retinol sob a influência da enzima isomerase. Finalmente, o 11-cis retinol é convertido em 11-cis retinal, que se combina com a escotopsina, para formar a nova rodopsina. A vitamina A está presente no citoplasma dos bastonetes e na camada pigmentar da retina. Portanto, a vitamina A normalmente está sempre disponível para formar novo retinal quando necessário. Inversamente, quando houver excesso de retinal na retina, será convertido de volta à vitamina A, reduzindo, assim, a quantidade de pigmento fotossensível na retina.
Obs.: Toda proteína G é uma GTPase, ou seja, hidrolisa GTP.
Obs.: Rodopsina é dos bastonetes e fotopsina dos cones.
Obs.: Vitamina A é lipossolúvel e consequentemente mais difícil de ser excretada. Por isso é comum se ter hipervitaminoses dela.
 
· Na retina se tem uma via visual on que corresponde ao sinal claro e uma via visual off que corresponde ao sinal escuro. Essas via estão ligadas aos neurônios bipolares que se encontram ligados os cones e bastonetes. Essas células bipolares se adaptam a quantidade de glutamato liberada pelos fotorreceptores, o que define as vias bipolares on e off.
· Os fotorreceptores discriminam o claro e o escuro. Já as células bipolares e ganglionares são divididas em 50% on e 50% off, ou seja, metade da retina responde a sinais para o escuro e a outra metade para o claro. Isso é fundamental para a discriminação e contraste visual.
 
· Como os cones só são ativados no claro eles estão sempre acoplados a uma via on. O que explica o motivo para a dificuldade de percepção de cores quando a luminosidade cai. 
· Assim, no escuro se tem maior liberação de glutamato na fenda, o que ativa receptores inotrópicos excitatórios de glutamato nas células bipolares do tipo off, liberando Na e despolarizando as mesmas. Na presença de luz essas células hiperpolarizam.
· Já as células bipolares do tipo on são ativadas na presença de luz, uma vez que seus receptores de membrana são receptores de glutamato inibitórios (metabotrópicos). Ou seja, que hiperpolarizam a célula na presença de glutamato. Assim, com a queda de glutamato pela presença de luz essas células se despolarizam, uma vez que ficam menos inibidas.
· O cérebro vai receber essas informações e interpretar as mesmas.
Obs.: O fotorreceptor não é on e nem off, ele tem status diferentes em relação as luminosidades.
· O neurônio ganglionar possui um campo receptor circular. Assim, a parte central da via recebe mais informação, enquanto a periférica fica mais esmaecida.
· As células horizontais se ligam lateralmente entre os terminais sinápticos dos bastonetes e cones, bem como se conectam aos dendritos das células bipolares. As saídas das células horizontais são sempre inibitórias. Portanto, essa conexão lateral permite o mesmo fenômeno de inibição lateral— isto é, ajudar a assegurar a transmissão de padrões visuais com contraste visual apropriado. A via visual desde a área mais central onde a luz atinge é excitada, enquanto a área ao lado é inibida. Em outras palavras, em lugar do sinal excitatório, que se propaga amplamente na retina, devido à propagação pelas árvores dendríticas e pelos axônios nas camadas plexiformes, a transmissão através das células horizontais interrompe isso pelo fenômeno da inibição lateral nas áreas circunjacentes. Esse processo é essencial para permitir alta precisão visual para transmitir bordas de contraste na imagem visual. Algumas das células amácrinas provavelmente fornecem inibição lateral adicional também na camada plexiforme interna da retina e, portanto, aumentam o realce do contraste visual. 
· Vitamina A = Ácido Retinóico. Sem ela a molécula de retinal não é regenerada, assim os fotorreceptores não conseguem ser ativados, o que gera cegueira noturna. Isso porque os fotorreceptores que atuam com luz intensa são a minoria (cones), mas os bastonetes são a maioria e eles que sofrem com essa baixa, e por funcionarem mais durante a noite conferem cegueira noturna. Essa condição é chamada cegueira noturna porque a quantidade de luz disponível à noite é pequena demais para permitir visão adequada em pessoas deficientes em vitamina A.