Analizatorul vizual

Vederea furnizează peste 90% din informaţiile asupra mediului înconjurător, de aceea are o importanţă fiziologică considerabilă, nu numai în diferenţierea luminozităţii, formei şi culorii obiectelor, dar şi în orientarea în spaţiu, menţinerea echilibrului şi a tonusului cortical

Globul ocular

Are formă aproximativ sferică, este situat în orbită. Peretele globului ocular este format din trei tunici concentrice — externă, medie şi internă — şi din medii refringente.

Tunica externă este fibroasă şi formată din două porţiuni inegale: posterior se află sclerotica, iar anterior, corneea. Corneea este transparentă, neavând vase de sânge, dar are în structura sa numeroase fibre nervoase. Sclerotica, tunică opacă, reprezintă 5/6 din tunica fibroasă. Pe sclerotică se inseră muşchii extrinseci ai globului ocular; posterior este perforată atât de fibrele nervului optic, care părăseşte globul ocular, cât şi de artera care intră în globul ocular.

Tunica medie, vasculară, prezintă trei segmente care, dinspre posterior spre anterior, sunt: coroida, corpul ciliar şi irisul.

Coroida se întinde posterior de ora serrata, care reprezintă limita dintre coroidă şi corpul ciliar; în partea sa posterioară, coroida este prevăzută cu un orificiu prin care iese nervul optic.

Corpul ciliar se află imediat înaintea orei serrata şi prezintă, în structura sa, procesele ciliare şi muşchiul ciliar. Muşchiul ciliar este format din fibre musculare netede. Fibrele circulare sunt inervate de parasimpatic, iar fibrele radiare sunt inervate de simpatic. Procesele ciliare sunt alcătuite din aglomerări capilare şi secretă umoarea apoasă.

Irisul este o diafragmă în faţa anterioară a cristalinului; în mijloc, prezintă un orificiu numit pupilă. Irisul are rolul unei diafragme care permite reglarea cantităţii de lumină ce soseşte la retină.

Tunica internă este reprezentată de retină. Ea este membrana fotosensibilă care realizează recepţia şi transformarea stimulilor luminoşi în influx nervos. Retina se întinde posterior de ora serrata şi prezintă două regiuni importante:

• pata galbenă - macula lutea, situată în dreptul axului vizual. La nivelul ei se găsesc mai multe conuri decât bastonaşe; în centrul maculei lutea se află o concavitate — fovea centralis — numai cu conuri;
• pata oarbă, situată medial şi inferior de pata galbenă, reprezintă locul de ieşire a nervului optic din globul ocular şi de intrare a arterelor globului ocular, în pata oarbă nu există elemente fotosensibile.

În structura retinei se descriu 10 straturi, în care se întâlnesc trei feluri de celule funcţionale, aflate în relaţii sinaptice: celule fotoreceptoare, cu prelungiri în formă de con şi de bastonaş, celule bipolare şi celule multipolare. În afară de acestea, se mai găsesc celule de susţinere şi amacrine şi de asociaţie.

Mediile refringente

Mediile refringente sunt reprezentate de: corneea transparentă, umoarea apoasă, cristalinul şi corpul vitros.

• Cornee transparenta
• Umoarea apoasă este un lichid incolor, care se formează printr-o activitate secretorie a proceselor ciliare.
• Cristalinul are forma unei lentile biconvexe, transparente, localizată între iris şi corpul vitros şi este învelit de o capsulă elastică — cristaloida. Cristalinul este menţinut la locul său printr-un sistem de fibre care alcătuiesc ligamentul suspensor. Cristalinul nu conţine vase sangvine, nutriţia sa făcându-se prin difuziune, de la vasele proceselor ciliare.
• Corpul vitros are o formă sferoidală, consistenţă gelatinoasă şi este transparent. Ocupă camera vitroasă, situată înapoia cristalinului.

Funcţia principală a analizatorului vizual este perceperea luminozităţii, formei şi culorii obiectelor din lumea înconjurătoare.

Aparatul dioptric

Este format din:

• cornee (cu o putere de refracţie de aproximativ 40 de dioptrii) şi
• cristalin (cu o putere de refracţie de aproximativ 20 de dioptrii).

Simplificând, aparatul dioptric al ochiului poate fi considerat ca o singură lentilă convergentă cu o putere totală de aproximativ 60 de dioptrii şi cu centrul optic la 17 mm în faţa retinei. Razele paralele care vin de la o distanţă mai mare de 6 m se vor focaliza la 17 mm în spatele centrului optic, dând pe retină o imagine reală, mai mică şi răsturnată. Cea mai mare parte a puterii de refracţie a aparatului dioptrie ocular aparţine feţei anterioare a corneei. Totuşi, cristalinul este important, deoarece raza lui de curbură poate fi mult crescută, realizând procesul de acomodare.

Acomodarea

Acomodarea reprezintă variaţia puterii de refracţie a cristalinului în raport cu distanţa la care privim un obiect. Acomodarea se datorează elasticităţii cristalinului, aparatului suspensor al acestuia şi muşchiului ciliar. Organul activ al acomodării este muşchiul ciliar.

Când ochiul priveşte la distanţă mai mare de 6 m, muşchiul ciliar este relaxat, iar ligamentul suspensor este în tensiune. Aceasta pune în tensiune cristaloida, comprimând cristalinul. Ca urmare, raza de curbură a acestuia creşte, iar puterea de convergenţă scade la valoarea minimă de 20 de dioptrii.

Când privim obiecte aflate la o distanţă mai mică de 6 metri, muşchiul ciliar se contractă şi relaxează fibrele ligamentare, tensiunea din cristaloidă scade, iar, datorită elasticităţii, cristalinul se bombează. Ca urmare, puterea de convergenţă creşte la valoarea sa maximă.

Cu cât trec anii, puterea de convergenţă scade, deoarece cristalinul devine mai gros şi mai puţin elastic, situaţie numită prezbiopie (prezbiţie).

Punctul cel mai apropiat de ochi la care vedem clar un obiect, cu efort acomodativ maximal, se numeşte punct proxim.

Punctul cel mai apropiat de ochi la care vedem clar, fără efort de acomodare, se numeşte punct remotum.

La tineri, punctul proxim se află la 25 cm, iar punctul remotum la 6 m de ochi.

Acomodarea este un act reflex, reglat de centrii corticali şi de coliculii cvadrigemeni superiori, care, prin intermediul nucleului vegetativ parasimpatic anexat nervului oculomotor din mezencefal, comandă contracţia muşchiului ciliar. La reflexul de acomodare vizuală participă şi centrii corticali din ariile vizuale primare şi secundare sau asociative, iar la răspunsul efector participă şi muşchii irisului şi muşchii extrinseci ai globului ocular.

Reflexul pupilar fotomotor

• este un reflex simplu, cu centrii în mezencefal
• la lumina puternică se contractă muşchii circulari ai irisului, mioză
• la lumină slabă, la scăderea intensităţii stimulului luminos, la întuneric se contractă muşchii radiari şi se relaxareaza muşchii circulari ai irisului, urmată de midriază.

În funcţie de distanţa la care se află retina faţă de centrul optic, există:

• ochi emetrop, la care retina se află la 17 mm în spatele centrului optic, iar imaginea obiectelor plasate la infinit este clară, fără acomodare;
• ochi  miop, hipometrop, retina se afla la distanțe mai mari de 17 mm în spatele centrului optic, imaginea se formează în fața retinei, persoana apropie obiectele de ochi pentru a le vedea clar, se corectează cu lentile divergente, biconcave;
• ochi  hipermetrop, retina se afla la distante mai mici de 17 mm de centrul optic, imaginea se formează în spatele retinei, persoana departeză  obiectele de ochi pentru a le vedea clar, se corectează cu lentile convergente, biconvexe;
• astigmatismul este un viciu de refracţie, datorat existenţei mai multor raze de curbură ale suprafeţei corneei. Având un meridian cu putere de convergenţă anormală, corneea va determina formarea unor imagini retiniene neclare pentru punctele aflate în meridianul spaţial corespunzător. Astigmatismul se corectează cu lentile cilindrice.

Procesele fotochimice din retină

Retina este sensibilă la radiaţiile electromagnetice cu lungimea de undă cuprinsă între 390 şi 770 nm. Recepţia vizuală constă în transformarea energiei electromagnetice a luminii în influx nervos. Acest proces se petrece la nivelul celulelor receptoare retiniene, cu conuri şi cu bastonaşe. În structura lor se află macromolecule fotosensibile, pigment vizual, care sunt de mai multe tipuri: bastonaşele conţin un singur fel de pigment vizual, numit rodopsină; conurile conţin trei feluri de asemenea pigmenţi — iodopsine.

Mecanismul fotoreceptor

Procesul fotorecepţiei este identic la cele două tipuri de celule fotoreceptoare. Pigmentul vizual absoarbe energia radiaţiei luminoase şi se descompune în cele două componente ale sale, retinen, comun tuturor pigmenţilor vizuali, derivat de vitamina A şi opsină, diferită în funcţie de pigmentul vizual. Deoarece pigmentul face parte din structura membranei conurilor şi bastonaşelor, descompunerea sa determină modificări ale conductanţelor ionice, urmate de apariţia potenţialului receptor.

Sensibilitatea receptorilor vizuali este foarte mare. Bastonaşele sunt mult mai sensibile decât conurile. Pentru a stimula o celulă cu bastonaş este suficientă energia unei singure cuante de lumină.

Adaptarea receptorilor vizuali la lumină și întuneric 

Sensibilitatea celulelor fotoreceptoare este cu atât mai mare, cu cât ele conţin mai mult pigment. Cantitatea de pigment din conuri şi bastonaşe variază în funcţie de expunerea lor la lumină sau întuneric.

Adaptarea la lumina 5 minute

Prin expunerea mult timp la lumină puternică, pigmentul vizual atât din conuri, cât şi din bastonaşe este descompus în retinen şi opsine. În plus, cea mai mare parte a retinenului şi din conuri şi din bastonaşe este transformat în vitamina A. Astfel, scade concentraţia pigmenţilor vizuali, iar sensibilitatea ochiului la lumină scade. Vederea diurnă, fotopică se realizează cu ajutorul conurilor.

Adaptarea la intuneric 30 minute

Dacă un individ stă mult timp în întuneric, retinenul şi opsinele din conuri şi din bastonaşe sunt convertite în pigmenţi vizuali. De asemenea, vitamina A este transformată în retinen, crescând astfel cantitatea de pigment vizual. Sensibilitatea unui bastonaş la întuneric este de zeci de ori mai mare decât la lumină. Din acest motiv, vederea nocturnă, scotopică este asigurată de bastonaşe.

În avitaminoza A, se compromite adaptarea la întuneric.

Reducerea vederii diurne este numită hemeralopie, iar a celei nocturne, nictalopie

Vederea alb-negru şi vederea cromatică

Stimularea bastonaşelor produce senzaţia de lumina albă, iar lipsa stimulării, senzaţia de negru.

Corpurile care reflectă toate radiaţiile luminoase apar albe, iar cele care absorb toate radiaţiile apar negre.

Stimularea conurilor produce senzaţii diferenţiate, în funcţie de tipul de pigment vizual pe care îl conţin. Astfel, există conuri care conţin pigment sensibil la culoarea roşie, „conuri roşii", conuri cu pigment sensibil la culoarea verde, „conuri verzi" şi conuri cu pigment sensibil la culoarea albastră, „conuri albastre". Stimularea egală a celor trei tipuri de conuri provoacă senzaţia de alb. Stimularea unei singure categorii de conuri provoacă senzaţia culorii absorbite.

Culorile roşu, albastru şi verde sunt culori primare sau fundamentale. Prin amestecul lor în diferite proporţii se pot obţine toate celelalte culori ale spectrului, inclusiv culoarea albă. Fiecărei culori din spectru îi corespunde o culoare complementară care, în amestec cu prima, dă culoarea albă.

Unul dintre defectele vederii cromatice este cunoscut sub denumirea de daltonism. Persoanele care nu au din naştere celule cu con, corespunzătoare uneia dintre cele trei culori fundamentale, văd în locul culorii respective un ton cenuşiu. Cel mai frecvent lipsesc celulele cu con sensibile la verde şi cele sensibile la roşu. Boala apare aproape în exclusivitate la bărbaţi (genă recesivă X linkată). Aproximativ 8% din populaţia masculină suferă de daltonism.

Segmentele analizatorului vizual

Stimuli - lumina

Receptorii - celulele fotosensibile cu conuri şi bastonaşe din retină

Celulele cu conuri sunt celule nervoase modificate, în număr de 6-7 milioane, sunt mai numeroase în pata galbenă; în fovea centralis există numai celule cu conuri. Sunt adaptate pentru vederea diurnă, colorată, la lumină intensă.

Celulele cu bastonaşe sunt celule nervoase modificate, în număr de circa 125 de milioane. Sunt adaptate pentru vederea nocturnă, la lumină slabă.

Calea de conducere

I neuron - celule bipolare din retină.

II neuron - celulele multipolare, amacrine din retină. Axonii neuronilor multipolari proveniţi din câmpul intern al retinei, câmpul nazal, se încrucişează, formând chiasma optică, după care ajung în tractul optic opus. Axonii proveniţi din câmpul extern al retinei, câmpul temporal nu se încrucişează şi trec în tractul optic de aceeaşi parte. Nervul optic conţine fibre de la un singur glob ocular, în timp ce tractul optic conţine fibre de la ambii ochi. Tractul optic ajunge la metatalamus, la corpul geniculat, lateral sau extern, unde majoritatea fibrelor tractului optic fac sinapsă cu cel de al III-lea neuron, al cărui axon se propagă spre scoarţa cerebrală şi se termină în lobul occipital, în jurul scizurii calcarine, unde se află ariile vizuale primară şi secundare sau asociative care reprezintă segmentul cortical al analizatorului.

Segmentul central

Fiecărui punct de pe retină îi corespunde un punct specific de proiecţie corticală. Aria vizuală primară se întinde mai ales pe faţa medială a lobilor occipitali, de o parte şi de alta a scizurii calcarine. În jurul acesteia se află ariile vizuale secundare sau asociative. La nivelul ariei vizuale primare, cea mai întinsă reprezentare o are macula; aceasta ocupă regiunea posterioară a lobului occipital. În ariile vizuale se realizează senzaţia şi percepţia vizuală, respectiv transformarea stimulilor electrici porniţi de la nivelul celulelor fotoreceptoare în senzaţie de lumină, culoare şi formă.  

Extirparea ariei vizuale primare determină orbirea.

Distrugerea ariilor vizuale secundare produce afazia

Câmpul vizual, vederea binoculară şi stereoscopică

Spaţiul cuprins cu privirea se numeşte câmp vizual. Fiecărui ochi îi corespunde un câmp vizual monocular, care se suprapune în mare parte cu câmpul vizual al celuilalt ochi. Partea comună a celor două câmpuri reprezintă câmpul vizual binocular. Orice obiect aflat în câmpul vizual binocular formează câte o imagine pe retina fiecărui ochi. Aceste imagini fuzionează pe scoarţă într-o imagine unică. Procesul de fuziune corticală este posibil numai dacă imaginile retiniene se formează în puncte corespondente. Acest proces de fuziune a imaginilor începe la nivelul corpilor geniculaţi laterali. Vederea binoculară conferă abilitatea vederii în profunzime, stereoscopică.