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Fisiología de la visión: refracción,
acomodación y medios
transparentes del ojo
Refracción de la Luz y el Ojo Humano
La percepción del color se produce cuando las diferentes longitudes de onda de la luz alcanzan el ojo y estimulan los fotorreceptores (conos) en la retina. Las ondas largas corresponden a baja frecuencia, mientras que las ondas cortas corresponden a alta frecuencia.
Las ondas luminosas experimentan reflexión o refracción al tocar una superficie. La refracción es la desviación de los rayos luminosos al incidir en una superficie en ángulo, permitiendo el enfoque preciso de imágenes en la retina.
Aplicaciones de la Refracción
La refracción de la luz tiene diversas aplicaciones, incluyendo la visualización de órganos internos sin cirugías complejas y las telecomunicaciones, donde fibras ópticas del grosor de un cabello pueden transmitir grandes cantidades de información.
Ley de Snell e Índice de Refracción
El fenómeno de la refracción se rige por la ley de Snell, que establece la relación entre el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción. El índice de refracción de una sustancia transparente es la relación entre la velocidad de la luz en el aire y la velocidad de la luz en ese medio. Por ejemplo, si la velocidad de la luz en un medio es 224,000 km/s, su índice de refracción sería 300,000/224,000 = 1.33.
Lentes y Distancia Focal
El punto focal es el punto donde convergen todos los rayos de luz. La distancia focal es la distancia entre el punto focal y la lente. La línea focal es el punto espacial donde se desvían los rayos refractados. La distancia focal de una lente es la distancia a la que los rayos paralelos convergen en un punto focal en una lente convergente.
Tipos de Lentes
Existen dos tipos principales de lentes:
Lente Convexa (Convergente): Converge los rayos de luz hacia un punto focal. Es más gruesa en el centro y más delgada en los bordes.
Existen lentes convexas cilíndricas y esféricas. La lente convexa cilíndrica refracta los rayos de luz de ambos bordes de un plano del lente y los desvía hacia una línea focal, corrigiendo el astigmatismo. Lente Cóncava (Divergente): Diverge los rayos de luz hacia la periferia sin formar un punto focal. Existen lentes cóncavas cilíndricas y esféricas. La lente cóncava cilíndrica refracta los rayos de luz de ambos bordes del lente de un solo plano del lente y los diverge sin formar punto focal.
Dioptrías
La dioptría es la unidad de medida del poder de refracción de una lente. A mayor refracción, mayor es el número de dioptrías.
Medios Transparentes del Ojo
La luz debe atravesar los medios transparentes del ojo: la córnea, el humor acuoso, el cristalino y el humor vítreo. El ojo tiene un total de 59 dioptrías de refracción, con un punto focal a 17 mm.
Refracción y Velocidad de la Luz
La refracción de un haz de luz puede cambiar su dirección dependiendo del ángulo de incidencia y siempre cambia su velocidad. La refracción varía según el material.
Medio Material Velocidad de la luz (Km/s) Vacío 300 000 Aire 299 910 Agua 225 564 Etanol 220 564 Cuarzo 220 479 Vidrio Crown 197 368 Vidrio Flint 186 335 Diamante 123 397
La superficie anterior de la córnea tiene el mayor índice de refracción.
El Cristalino
El cristalino es una lente dentro del ojo cuya función principal es refractar la luz y proporcionar acomodación (capacidad para enfocar objetos). No tiene irrigación ni inervación, y depende del humor acuoso. Está suspendido por el cuerpo ciliar y conectado a la esclerótica. Mide 3.6 mm de grosor en el centro, aumentando hasta 4.5 mm durante la acomodación.
Humor Vítreo: Se encuentra entre la cara posterior del cristalino y la retina. Es una masa gelatinosa con un flujo lento de líquido.
La presión intraocular normal es de aproximadamente 15 mmHg y se mide con un tonómetro. La presión intraocular es el resultado del equilibrio entre la producción y la reabsorción del humor acuoso. La resistencia a la salida del humor acuoso hacia el conducto de Schlemm, debido a las trabéculas, influye en la presión. Las células fagocitas limpian los espacios trabeculares y el líquido intraocular.
Glaucoma
El glaucoma ocurre cuando se acumula líquido, aumentando la presión en la cámara posterior, lo que puede dañar la retina y el nervio óptico, llevando a la ceguera.
Refracción en los Medios Transparentes del Ojo
El ojo tiene cuatro superficies de refracción:
Separación entre el aire y la cara anterior de la córnea. Separación entre la cara posterior de la córnea y el humor acuoso. Separación entre el humor acuoso y la cara anterior del cristalino. Separación entre la cara posterior del cristalino y el humor vítreo.
Estas superficies se reducen a un sistema de lente único con un poder dióptrico de 59 dioptrías para la visión de lejos.
Formación de la Imagen en la Retina
La imagen del objeto aparece invertida sobre la retina debido al sistema óptico del ojo. El cerebro interpreta la imagen en posición normal. El sistema del ojo se compone de cuatro interfaces de refracción.
Reducción del Ojo
La reducción del ojo es la suma algebraica de todas las superficies de refracción, considerando al ojo como una sola superficie de refracción. La cara anterior de la córnea proporciona la mayor parte del poder de refracción (2/3), mientras que el cristalino contribuye con el 1/3 restante ( dioptrías). El cristalino puede cambiar su curvatura para la acomodación.
Mecanismo de Acomodación
El mecanismo de acomodación permite al cristalino cambiar su curvatura para adaptar la visión lejana o cercana. El cristalino está compuesto por una cápsula elástica rellena de un líquido viscoso. Setenta ligamentos suspensorios se fijan al cristalino y tiran de él, manteniéndolo plano en condiciones normales. El músculo ciliar, con sus fibras meridionales y circulares, se contrae para relajar los ligamentos suspensorios. Las fibras parasimpáticas del II par craneal controlan la contracción del músculo
ciliar, posibilitando la acomodación del cristalino. La relajación de los nervios del cristalino propicia un aumento del grosor y del poder dióptrico, permitiendo enfocar objetos más cercanos.
Funcionamiento del Ojo y Agudeza Visual
El cristalino se encarga de refractar la luz para formar la imagen en la retina, abombándose más cuando un objeto se acerca. La pupila controla la cantidad de luz que entra al ojo, variando su diámetro entre 1.5 y 8 mm. Un diámetro pupilar pequeño permite que los rayos de luz pasen cerca del centro del cristalino, resultando en una visión nítida. Un diámetro pupilar grande provoca que los rayos de luz pasen por las convexidades del cristalino, lo que puede causar una imagen borrosa si la retina se mueve. La agudeza visual es la capacidad de la retina para distinguir la forma y los contornos de los objetos a distancia.
Fóvea y Agudeza Visual
La fóvea, ubicada en el centro de la retina y con un tamaño de 0.5 mm, está formada exclusivamente por conos de 1.5 μm, proporcionando una visión óptima. La agudeza visual disminuye progresivamente fuera de la fóvea, hacia la periferia. Una visión normal se define como 20/20 en un examen de agudeza visual, permitiendo distinguir distancias, objetos, contornos y detalles.
Formación de la Imagen en la Retina
La imagen formada en la retina está invertida con respecto al objeto real. El sistema óptico del ojo, compuesto por los medios transparentes, es el responsable de invertir la imagen en la retina. El cerebro interpreta esta señal y la percibe en su posición normal.
Percepción de la Distancia
La percepción de la distancia se logra mediante tres mecanismos: la comparación con imágenes de objetos conocidos, el movimiento de paralaje (como observar postes de luz desde un vehículo en movimiento), y la visión binocular. La visión binocular permite percibir la profundidad y distancia al combinar las imágenes individuales de cada ojo. Los objetos cercanos se enfocan en la porción temporal de la retina, mientras que los objetos distantes se enfocan en la porción nasal. Los animales depredadores tienen ojos frontales para calcular la distancia, mientras que los animales no depredadores tienen ojos laterales.
Defectos de Refracción
El ojo hipermétrope enfoca los objetos detrás de la retina, causando visión borrosa de cerca. Esto se debe a una córnea demasiado plana, un globo ocular corto o un cristalino con poco poder refractario. Se corrige con lentes convexas.
