Video: Visión

Hay un dicho que dice: “Los ojos son las ventanas del alma”. Pero si lo piensas bien, nuestros ojos también son las ventanas increíblemente complejas que le permiten al cerebro ver el mundo exterior. Estas estructuras intrincadas y cuidadosamente diseñadas captan la luz visible, la enfocan y la convierten en señales que nuestro encéfalo puede interpretar, permitiéndonos experimentar las maravillas del sentido de la visión.

En este tutorial vamos a descubrir cómo trabajan estas estructuras, mientras aprendemos sobre la fisiología de la visión.

La visión, en pocas palabras, es nuestra capacidad para ver el mundo que nos rodea. Lo que realmente vemos es la luz que se refleja en los objetos, de la cual existe un rango específico de longitudes de onda que nuestros ojos pueden detectar. A esto se le llama luz visible y abarca aproximadamente desde los 380 hasta los 750 nanómetros del espectro electromagnético.

La función de nuestros ojos es, inicialmente, enfocar esos rayos de luz sobre la retina para luego convertir el estímulo en impulsos eléctricos mediante un proceso llamado fototransducción. Estos impulsos después son transportados al encéfalo a lo largo del nervio óptico y a través de la vía visual hasta llegar a la corteza visual, donde son procesados. Estos son los tres pasos clave que debemos saber para comprender la visión, así que vamos a analizar con más detalle el primero, que es cómo el ojo enfoca una imagen en la retina.

La luz que entra al ojo viaja de un medio a otro con diferente densidad. Este cambio de medio hace que los rayos de luz se desvíen, en un proceso conocido como refracción. Varias estructuras del ojo participan en este proceso; sin embargo, la mayor parte de la refracción ocurre en la córnea, seguida de una menor contribución por parte del lente, que también se conoce como cristalino.

Estas estructuras están diseñadas tan cuidadosamente que logran que los rayos de luz converjan exactamente sobre la retina. Este es el punto focal del ojo. Si los rayos se enfocaran por delante o por detrás de la retina, la imagen se vería borrosa. Para una visión clara, deben enfocarse exactamente sobre la retina.

De forma interesante, la imagen que se forma en la retina está invertida, pero el procesamiento visual en nuestro cerebro hace que la reconozcamos de manera innata como una imagen derecha. Los rayos provenientes de objetos lejanos, a más de seis metros de distancia, llegan al ojo prácticamente paralelos, por lo que se refractan y convergen en el punto focal sobre la retina. Sin embargo, en el caso de objetos cercanos, a menos de seis metros, los rayos son más divergentes. Sin este ajuste por parte del ojo, estos rayos se enfocarían detrás de la retina y la imagen sería borrosa.

Entonces, ¿cómo realiza el ojo humano los ajustes necesarios? Pues modificando el poder refractivo del ojo mediante el lente, a través de un proceso llamado acomodación.

La acomodación es la capacidad del lente para cambiar su curvatura y así aumentar o disminuir su poder refractivo, ayudando a que los rayos de luz se enfoquen sobre la retina. Además de la acomodación, para poder ver con claridad un objeto cercano, los ojos convergen, la pupila se contrae y, en conjunto, estos tres mecanismos forman lo que se conoce como la respuesta para la visión cercana.

Entonces, ¿qué ocurre exactamente en el lente durante la acomodación?

El lente está suspendido por las fibras zonulares, que lo conectan con el cuerpo ciliar. Este contiene el músculo ciliar, el cual funciona como un esfínter: cuando se contrae, se desplaza hacia el lente y cuando se relaja, se aleja de él.

Para enfocar objetos cercanos, el músculo ciliar se contrae, lo que relaja las fibras zonulares y permite que aumente la curvatura del lente. Esto hace que este último se vuelva más redondeado, aumentando su capacidad para refractar los rayos de luz divergentes provenientes de objetos cercanos.

Para volver a enfocar objetos lejanos, el músculo ciliar se relaja, las fibras zonulares se tensan y la curvatura del lente disminuye, haciéndolo más plano. Esta disminución de la curvatura reduce el poder refractivo, asegurando que los rayos de luz paralelos provenientes de objetos lejanos converjan en el punto focal sobre la retina, permitiendo una visión clara.

El lente puede cambiar su curvatura gracias a la elasticidad de su cápsula, la cual suele disminuir con el envejecimiento. Por eso, alrededor de los 40 a 45 años, el lente ya no se acomoda adecuadamente y los objetos cercanos comienzan a verse borrosos. Esto se conoce como presbicia y es uno de los llamados errores de refracción.

Otro error de refracción ocurre en las personas cuyo globo ocular es demasiado corto. En estos casos, los objetos cercanos se enfocan detrás de la retina, produciendo nuevamente una imagen borrosa. A esto se le llama hiperopía o hipermetropía, ya que los objetos lejanos aún pueden verse con claridad.

Por otro lado, si el globo ocular es demasiado largo, los objetos lejanos se enfocan delante de la retina, produciendo una imagen borrosa. Esto se llama miopía.

Estos errores de refracción pueden corregirse colocando una lente delante del ojo. Por ejemplo, una lente cóncava corrige la miopía, mientras que una lente convexa corrige la hipermetropía. Pero si asumimos que el ojo puede enfocar la imagen perfectamente, este se considera un ojo emétrope.

A continuación, veamos qué le ocurre a la luz en la retina.

La retina tiene muchas capas, que de manera general se dividen en una capa pigmentada y una capa neural. La capa neural contiene cinco tipos de células: las células fotorreceptoras; las células o neuronas bipolares; las células ganglionares de la retina; y entre estas las neuronas horizontales y las células amacrinas.

Los receptores sensoriales del ojo son las células fotorreceptoras. Por su posición en las capas de la retina, podrías pensar que son las primeras en recibir la luz, pero en realidad ocurre lo contrario: están más profundas. La retina está “al revés”. La luz debe atravesar las otras capas neuronales antes de llegar a las células fotorreceptoras. Los rayos de luz sobrantes son absorbidos por la capa pigmentada de la retina para evitar que se reflejen y distorsionen la imagen.

En las células fotorreceptoras, la luz se convierte en señales eléctricas mediante el proceso de fototransducción. Estas señales se transmiten a las neuronas bipolares y luego a las células ganglionares de la retina. Los axones de las células ganglionares forman el nervio óptico, que sale del ojo a nivel del disco óptico transportando estos impulsos.

Pero, ¿cómo ocurre la fototransducción?

La fototransducción comienza cuando la luz es absorbida por las células fotorreceptoras, de las cuales existen dos tipos principales super importantes ¿eh? Los bastones y los conos. Los conos tienen menor sensibilidad a la luz y funcionan bien en condiciones de iluminación intensa, por lo que son esenciales para la visión diurna, también llamada visión fotópica. Proporcionan alta agudeza visual y son necesarios para la visión en color.

Aunque vimos que la luz debe atravesar varias capas neuronales para llegar a los fotorreceptores, existe una región donde llega directamente a ellos: la fóvea. Aquí encontramos exclusivamente conos, lo que convierte a la fóvea en la región de mayor agudeza visual.

El número de conos disminuye a medida que nos alejamos de la fóvea; sin embargo, el número de bastones aumenta hacia la periferia de la retina. Los bastones tienen una alta sensibilidad a la luz, lo que los hace esenciales para la visión nocturna, también llamada visión escotópica.

Los bastones y los conos tienen estructuras similares, cada uno con un segmento externo y un segmento interno. Poseen un cuerpo celular con núcleo y una terminal axónica. No obstante, las terminales presentan ligeras diferencias: los bastones tienen esférulas y los conos tienen pedículos. Ambos contienen vesículas sinápticas con neurotransmisores.

Los segmentos externos, con forma de bastón en los bastones y de cono en… bueno… los conos, contienen discos membranosos. Estos discos tienen el pigmento visual, que en el caso de los bastones se llama rodopsina. Los conos, por su parte, contienen iodopsinas, o pigmentos de los conos, que son estructuralmente similares a la rodopsina.

Existen tres tipos de pigmentos, porque en realidad hay tres tipos de conos: rojo, verde y azul, que absorben diferentes longitudes de onda. También se conocen como conos tipo L, M y S, ya que absorben longitudes de onda largas, medias y cortas, y son responsables de la visión del color.

Los segmentos internos de las células fotorreceptoras contienen mitocondrias, que proporcionan la energía necesaria para la síntesis del pigmento y para la fototransducción, es decir, para convertir la luz en señales eléctricas. El mecanismo de fototransducción en los bastones y en los conos es similar; sin embargo, este proceso ha sido estudiado con mayor detalle en los bastones, por lo que los utilizaremos para entender cómo la luz se convierte en impulsos eléctricos.

El pigmento visual de los bastones es la rodopsina. Esta es una proteína compuesta por opsina, también llamada escotopsina, que es un receptor acoplado a proteína G unido al retinal cis, un derivado de la vitamina A. Muy pronto verás por qué de niños nos decían que comer zanahorias era bueno para la vista.

Para entender qué ocurre con la luz, primero veamos qué sucede con los bastones en la oscuridad.

En la oscuridad, el retinal cis está unido a la opsina. Este complejo está acoplado a una proteína G llamada transducina, que permanece inactiva en ausencia de luz. Sin luz, los niveles de guanosín monofosfato cíclico, o GMPc, dentro de la célula son altos. Esto mantiene abiertos canales iónicos en la membrana, permitiendo la entrada de sodio y provocando la despolarización de la célula. Por lo tanto, en la oscuridad, los bastones presentan una liberación tónica continua del neurotransmisor glutamato.

Cuando un fotón de luz incide sobre la rodopsina, ocurre un evento clave que desencadena una cascada de reacciones. El retinal cis se convierte en retinal trans, lo que cambia la conformación de la opsina. A esto se le llama blanqueamiento y activa la proteína G asociada, la transducina. Esta, a su vez, activa una enzima llamada fosfodiesterasa, que reduce los niveles de GMPc al convertirlo en guanosín monofosfato, o GMP, lo que provoca el cierre de los canales de sodio.

La célula se hiperpolariza y disminuye la liberación de glutamato. Así, las células fotorreceptoras se hiperpolarizan con la luz y se despolarizan en la oscuridad. Estas células hacen sinapsis con las neuronas bipolares. Los bastones se conectan con células bipolares de bastón, mientras que los conos se conectan con células bipolares de cono.

El glutamato liberado por las células fotorreceptoras puede despolarizar o hiperpolarizar a estas células bipolares, llamadas células ON u OFF, dependiendo del tipo de receptor de glutamato que presenten. El receptor es el que determina si el neurotransmisor tendrá un efecto excitador o inhibidor sobre la célula. Para simplificar, veamos qué ocurre con las células bipolares ON.

El glutamato hiperpolariza a estas células bipolares, actuando como un neurotransmisor inhibidor. Por lo tanto, en la oscuridad, cuando las células fotorreceptoras liberan glutamato, las células bipolares ON se hiperpolarizan y no liberan neurotransmisores. Pero con la luz, cuando la liberación de glutamato disminuye, estas células quedan liberadas de la inhibición, se despolarizan y liberan sus neurotransmisores. De este modo, la luz inhibe a los fotorreceptores y, a su vez, excita a las células bipolares ON e inhibe a las células bipolares OFF, al contrario de lo que ocurre en la oscuridad.

Es importante destacar que las neuronas bipolares no generan potenciales de acción. Presentan potenciales locales que pueden desencadenar la liberación de neurotransmisores. Estos neurotransmisores pueden, a su vez, generar potenciales de acción en las células ganglionares de la retina. Los axones de estas células ganglionares transportan los impulsos a lo largo del nervio óptico, y así la información visual pasa a transmitirse como señales eléctricas.

Pero, ¿qué ocurre cuando pasamos de una habitación iluminada a una oscura? Nuestros ojos necesitan tiempo para ajustarse. A esto se le conoce como adaptación a la oscuridad y puede tardar hasta 40 minutos. Inicialmente, las pupilas se dilatan casi de inmediato en respuesta a la disminución de la luz, gracias al reflejo pupilar, que implica la relajación del músculo esfínter de la pupila y la contracción del músculo dilatador de la pupila.

Sin embargo, las células fotorreceptoras son las que tardan más en adaptarse. En la luz intensa, sus pigmentos visuales se blanquean y necesitan tiempo para regenerarse. Los conos se recuperan más rápido, pero en condiciones de poca luz necesitamos que funcionen los bastones, y estos requieren mucho más tiempo para regenerar la rodopsina. Este proceso lento explica el tiempo necesario para que nuestros ojos se adapten a la oscuridad.

Cuando vuelves a un ambiente bien iluminado, como al salir de una sala de cine, notarás que nuevamente necesitas tiempo para adaptarte. Las pupilas se contraen de inmediato, otra vez gracias al reflejo pupilar. El músculo esfínter de la pupila se contrae y el dilatador se relaja, permitiendo la entrada de menos luz. La luz intensa blanquea a las células fotorreceptoras, pero como los conos recuperan sus pigmentos visuales más rápido, la adaptación a la luz no tarda tanto como la adaptación a la oscuridad. A esto se le llama adaptación a la luz.

Y ahora hemos llegado al último paso de la visión: la vía visual y el encéfalo.

Los campos visuales de ambos ojos se superponen. Los rayos de luz provenientes del campo visual izquierdo inciden sobre la retina nasal izquierda y la retina temporal derecha, mientras que los del campo visual derecho inciden sobre la retina nasal derecha y la retina temporal izquierda. Los impulsos de las retinas nasal y temporal, o mejor dicho, de las porciones nasal y temporal de la retina, son recogidos por el nervio óptico que sale del ojo.

En el quiasma óptico las fibras nasales se cruzan, de modo que cada tracto óptico contiene las fibras temporales del ojo ipsilateral y las fibras nasales del ojo contralateral. Así, los impulsos de ambos ojos llegan al núcleo geniculado lateral del tálamo.

Si quieres aprender sobre la vía visual con más detalle, revisa nuestro video sobre el nervio óptico.

Desde el tálamo, las señales viajan a lo largo de la radiación óptica hasta llegar a la corteza visual primaria, ubicada en el lóbulo occipital y correspondiente al área 17 de Brodmann. La información del campo visual derecho se procesa en el hemisferio cerebral izquierdo y viceversa.

La corteza visual es donde ocurre el procesamiento inicial de la información relacionada con la forma, el movimiento, la orientación y el color. Sin embargo, también tiene conexiones con otras áreas del cerebro conocidas como áreas de asociación visual, como las áreas 18 y 19 de Brodmann. Estas también se conocen como la corteza visual secundaria y se encuentran alrededor de la corteza visual primaria.

Las conexiones con áreas más alejadas permiten un procesamiento visual más profundo. De forma general, existen dos vías principales. La vía dorsal conecta la corteza visual con el lóbulo parietal y es necesaria para interpretar el movimiento y la localización espacial. La vía ventral la conecta con el lóbulo temporal y es necesaria para evaluar detalles finos como el color, la forma y el reconocimiento de letras y rostros.

Pero eso no es todo, ya que la corteza visual contiene una gran cantidad de conexiones que enriquecen nuestra experiencia sensorial del mundo que nos rodea y nos permiten realizar todo tipo de actividades, ¡incluso algo tan sencillo como leer un libro!

Así que la próxima vez que tus ojos se muevan rápidamente por las páginas de un libro, piensa en todo el trabajo que tuvo que hacer tu sistema visual para que pudieras ver claramente esas letras. Esto es solo el comienzo para entender el sentido de la visión.

Para aprender más sobre este y todos los demás sentidos especiales, revisa nuestras unidades de estudio y los numerosos artículos que tenemos en Kenhub.

¡Hasta la próxima y feliz estudio!