Biofísica da Visão

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- A visão é a nossa principal fonte de informação do 
mundo externo. Estima-se que 70% dos inputs sensoriais 
de uma pessoa é obtido através do olho; 
- Para que a luz possa ser transduzida em sinal elétrico, 
são necessários 3 mecanismos: um estímulo luminoso, um 
órgão receptor (captação) e um sistema de 
processamento e interpretação dos estímulos (SNC); 
NATUREZA: pode ser considerada uma onda 
eletromagnética ou uma partícula (é composta por 
fótons). O comprimento de onda da luz visível ao ser 
humano varia de 400 a 700 nm; 
VELOCIDADE: no vácuo = 300.000 km/s; 
POLARIZAÇÃO: o polarizador filtra a luz incidente 
tridimensional, deixando-a passar em somente um plano; 
 
INTERFERÊNCIA: quando duas ondas de origens/fontes 
distintas se propagam ao mesmo tempo e suas fases 
coincidem, pode haver interferência construtiva ou 
destrutiva; 
 
Quando a luz passa por um anteparo com dois orifícios, ela sofre 
difração (ocorre um encurvamento dessas ondas, as quais 
começam a se espalhar). À medida que elas se espalham, como são 
independentes, em um determinado ponto, sofrerão interferência; 
REFLEXÃO: ao incidir em uma superfície, a luz pode 
sofrer alguns tipos de reflexão: 
 
O raio incidente é igual ao raio refletido, logo, o ângulo de incidência 
é igual ao ângulo de reflexão (quando a superfície é lisa) – reflexão 
especular. Os raios, ao incidirem em uma superfície irregular, 
sofrem desvios e então, os ângulos de incidência e reflexão serão 
diferentes – reflexão difusa; 
 
REFRAÇÃO: está relacionada à alteração da velocidade de 
propagação da luz, quando ela passa de meios de índices 
de refração diferentes, levando a um desvio do raio 
luminoso; 
 
Ex.: o arco-íris é causado por uma refração da luz quando 
ela incide em uma gota d’água, a qual funciona como um 
prisma: a luz branca do sol sofre refração ao passar pela 
gota (ar > líquido), havendo uma decomposição da luz (os 
raios batem na outra superfície da gota e sofrem 
reflexão. Em seguida, sofrem uma segunda refração 
(líquido > ar); 
 
REFLEXÃO TOTAL DA LUZ: ocorre na existência de um 
ângulo crítico – quando a fonte luminosa emite raios que 
se aproximam do ângulo de 90° com a normal; 
 
 
Lentes convergentes: biconvexas – os raios convergem no ponto 
focal (F). Lentes divergentes: bicôncavas – os raios divergem do 
ponto focal (F), formando uma imagem virtual; 
- O poder de refração das lentes pode ser chamado de 
DIOPTRIA (D), que pode ser calculada pelo inverso da 
distância focal (D= 1/f). Lentes convergentes têm sinal 
positivo, enquanto lentes divergentes têm sinal negativo; 
 
- As diversas estruturas do olho humano servem para: 
conduzir a luz até os fotossensores, focalizar a imagem 
dos objetos sobre os fotorreceptores, conduzir as 
informações visuais para o SNC, processar as 
informações visuais, etc; 
 
- A parede anterior do olho é formada por uma mucosa 
(CONJUNTIVA) e pela CÓRNEA, a qual é transparente e 
tem forma de cúpula. A parede das demais regiões do 
olho é formada por três membranas: 
ESCLERA: camada mais externa de tecido conjuntivo 
fibroso que ajuda a dar o formato do olho; 
CORIOIDE: camada intermediária, ricamente irrigada, 
responsável pela nutrição da retina e reduz a reflexão 
da luz no interior do globo ocular; 
RETINA: camada mais interna, onde estão os 
fotorreceptores. Nela também ocorre o primeiro estágio 
do processamento das informações visuais 
(fototransdução); 
- Outra estrutura essencial para o processo da visão é 
a FÓVEA CENTRAL. Localizada na retina, é o ponto onde 
se forma a imagem que será transmitida ao cérebro. Está 
no eixo óptico do olho, em que convergem os raios de luz, 
e é considerada a região de maior acuidade visual; 
- Há algumas estruturas que ajudam no processo de 
refração necessário para que o raio seja convergido. 
Dentre elas, temos a córnea (o índice de refração entre 
ar e córnea é o maior); 
- O CRISTALINO é uma lente biconvexa de geometria 
variável, que se encontra sustentada pelos ligamentos 
suspensores, também chamados de fibras da zônula. Sua 
forma pode ser alterada pelos músculos ciliares que 
estão situados no corpo ciliar. Quando eles se contraem, 
o cristalino é relaxado e, devido à sua elasticidade, suas 
faces tornam-se mais curvas. A ativação dos músculos 
ciliares se faz através das fibras parassimpáticas do 
nervo oculomotor; 
- A emergência do nervo óptico cria na retina uma região 
especial, chamada de DISCO ÓPTICO ou ponto cego. Nessa 
área, não existem fotorreceptores e para ela 
convergem os vasos sanguíneos responsáveis pela 
nutrição dos tecidos do olho e pela formação dos 
humores transparentes; 
 
- O olho humano possui uma convergência que varia entre 
51D e 64D. A interface ar-córnea contribui com 43D e 
o cristalino com 13D a 26D. A interface córnea-humor 
aquoso funciona como uma lente divergente com -5D; 
 
Imagem virtual, invertida e menor;
 
- A adaptação à luz se faz pela modificação do diâmetro 
pupilar e pela variação da concentração dos 
fotopigmentos ao nível da retina. A acomodação à 
distância é feita por modificação da geometria do 
cristalino, que, variando os seus raios de curvatura, leva 
a uma alteração do seu poder de convergência; 
- Normalmente, a musculatura ciliar do olho acomodado 
para a visão de um objeto distante apresenta-se relaxada 
e o cristalino tenso pelos ligamentos suspensores. 
Todavia, quando o olho focaliza em um objeto próximo, os 
músculos ciliares se contraem e o cristalino, em virtude 
da sua elasticidade, relaxa, assumindo uma forma mais 
esférica; 
 
- O humor aquoso é produzido pelo corpo ciliar e é 
drenado das câmaras oculares para as veias por meio do 
canal de Schlemm. O volume do humor aquoso é quem 
determina a pressão intra-ocular. O aumento dessa 
pressão, geralmente produzido pela dificuldade de 
drenagem através do canal de Schlemm, caracteriza um 
quadro patológico grave, conhecido como glaucoma. A 
pressão intra-ocular aumentada dificulta a irrigação 
sanguínea da retina e, assim pode levar à cegueira por 
destruição das células sensoriais da retina; 
- É a menor distância que um objeto pode estar da 
córnea, de modo a ser visto com nitidez. À medida que o 
objeto se aproxima do olho, os raios luminosos por ele 
emitidos vão se tornando cada vez mais divergentes em 
relação às lentes do olho. A partir de uma certa distância, 
os meios refrativos do globo ocular não são mais capazes 
de focalizar a imagem sobre a retina e, por isso, a 
imagem passa a ser percebida sem nitidez; 
- Com o envelhecimento, o ponto próximo vai 
progressivamente se afastando do olho, caracterizando 
um defeito de visão chamado de presbiopia, que se deve 
a uma diminuição da elasticidade do cristalino e a uma 
perda de força dos músculos ciliados. Com isso, há 
dificuldade para acomodar o olho para objetos próximos; 
- Contém fotorreceptores (cones e bastonetes) e alguns 
neurônios (células bipolares, ganglionares, horizontais e 
amácrinas). As células amácrinas são interneurônios que 
irão modular a informação que passará das células 
bipolares para as células ganglionares; 
 
- A camada de células de melanina é necessária para 
absorver o excesso de raios luminosos, fazendo com que 
os fotorreceptores absorvam somente o necessário; 
Quando a luz incide nos fotorreceptores (mais 
especificamente no segmento externo com presença de 
discos que contêm o fotopigmento – nos bastonetes, é 
a rodopsina, enquanto nos cones é outra fotopsina), 
desencadeia uma cadeia enzimática que leva à uma 
hiperpolarização dos cones e dos bastonetes e, 
consequentemente, à uma despolarização das células 
bipolares, seguida da despolarização das células 
ganglionares e assim por diante. Assim, a informação sai 
pelo nervo óptico; 
 
- A membrana dos bastonetes que foram adptados ao 
escuro apresenta canais iônicos em estado aberto, por 
onde passam íons. Por isso, nessa situação, pode ser 
detectada uma corrente elétrica contínua entre os dois 
segmentos do bastonete, chamadade “corrente de 
escuro” ou “corrente sensível à luz”, sendo transportada 
pelos íons sódio e potássio. Essa corrente mantém a 
célula despolarizada, fazendo com que haja a liberação de 
um neurotransmissor (glutamato) ao nível das células 
bipolares e horizontais; 
- A luz, ao ser absorvida pela rodopsina dos discos, 
promove uma reação em cadeia. A rodopsina excitada 
ativa uma G-proteína TRANSDUCINA, a qual ativa uma 
FOSFODIESTERASE que, por sua vez, reduz a quantidade 
de GMP cíclico (hidrolisa o GMPc formando GMP) e, 
consequentemente, reduz a quantidade de sódio que 
entra na célula a partir do fechamento dos canais, 
hiperpolarizando a membrana. O aumento do potencial 
transmembrana inibe a formação do glutamato, passando 
a informação da excitação luminosa para as células 
bipolares e horizontais; 
VIAS NEURAIS DA VISÃO: as fibras que vêm da retina 
nasal vão se juntar com as fibras que vêm da retina 
temporal para chegar no nervo óptico e, então, no 
quiasma óptico, onde ocorre um cruzamento das fibras 
(vão para lados opostos). Ao sair do quiasma, vai para o 
trato óptico, que enviará as informações a um conjunto 
de fibras nervosas em direção ao tálamo (corpo 
geniculado lateral) e, em seguida, para o córtex visual (lobo 
occipital); 
EMÉTROPES: pessoas com boa visão, que precisam de 
correções menores que 0,5di; 
AMÉTROPES: pessoas com problemas perceptíveis de 
visão. Aproximadamente 65% dos adultos precisam de 
correções da ordem de 1,0di; 
ASTIGMATISMO: a córnea ou o cristalino apresentam 
imperfeições de curvatura (diferenças no raio). Sendo 
assim, a córnea terá seu poder de refração alterado, 
não havendo mais convergência em um único ponto. 
Dessa forma, o indivíduo possui problemas de nitidez; 
 
CATARATA: o cristalino é uma lente transparente, logo, 
ao haver uma alteração da sua composição (desnaturação 
das proteínas), ele passa a ser opaco. Assim, quando os 
raios luminosos passam pelo cristalino, eles são incapazes 
de convergir e passarão por um processo similar a uma 
reflexão difusa, sendo refratado para várias direções. A 
imagem, então, não é focalizada na retina e o indivíduo 
perde a nitidez; 
 
MIOPIA: em virtude do grande comprimento do globo 
ocular, os raios paralelos que incidem na córnea 
convergem para um foco que se situa no interior do 
humor vítreo. O míope se comporta como emétrope para 
objetos próximos, pois nessa situação os raios que 
incidem sobre a córnea são muito divergentes, o que 
permite que sejam focalizados sobre a retina; 
HIPERMETROPIA: o olho é muito curto e o foco do sistema 
óptico situa-se, virtualmente, atrás do globo ocular;