Download - Seminário Biofísica da Visão (1)
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Biofísica da Visão
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Um pouco da história...
Primeiros estudos
Teorias propostas
Teoria de Kepler
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Teoria de Kepler
Qual foi a importância de Johannes Kepler
para o entendimento dos fenômenos
ópticos?
Qual era a concepção de luz e de visão de
Johannes Kepler?
Com relação à visão, quais conceitos de Kepler são adotados ainda hoje?
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Emissão de luz
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Ondas eletromagnéticas
http://www.cena.usp.br/irradiacao/principios_files/espectrodeondas.jpg
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curiosidade Por que não enxergamos no escuro?
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A evolução do olho
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Origem no Cambriano Durante a explosão cambriana surgiram basicamente dois tipos de
olhos:
Composto- maioria dos artrópodes (aracnídeos, insetos,
crustáceos)
- Unidades de geração de imagem
- amplo ângulo de visão
Câmera
-única lente que foca a luz
- retina
-mandibulados: cones e bastonetes
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A origem do olho Características dos olhos dos vertebrados
compartilhadas
Vertebrados mandibulados –
herdaram as características de um ancestral comum
Vertebrados sem mandíbula- ancestral comum
compartilhado há cerca de 500 milhões de anos
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Ancestral comum Lampreia
Olho tipo câmara
- cristalino
-íris
-músculos oculares
- retina em três camadas
- fotorreceptores semelhantes a bastonetes
Muitas semelhanças sugerem um ancestral comum
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Desenvolvimento embrionário
e origem evolutiva
Circuitos da retina de mamíferos semelhantes aos do peixe-bruxa- fotorreceptores conectando-se
diretamente com os neurônios de saída
- resquício de um período de evolução anterior ao circuito de células bipolares.
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Cicatrizes da evolução
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ANATOMIA COMPARADA
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A evolução garantiu o surgimento de
diversas estruturas específicas que tornam
a forma de ver o mundo diferente em
alguns grupos.
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Membrana Nictitante
Membrana
conjuntiva,
localizada sob
as pálpebras,
tem função
protetora e
lubrificante.
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Característica
marcante em
“répteis” e aves;
também está
presente em alguns
mamíferos.
Nos seres humanos,
aparece apenas
de forma vestigial.
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Tapetum Lucidum
Membrana
localizada atrás da
retina que tem a
função de refletir a
luz para que ela
seja “reabsorvida”,
aumentando a
capacidade visual,
principalmente em
ambientes escuros.
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Pode ser
encontrado
em vários
animais de
hábitos
noturnos.
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Comparação
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OLHOS COMPOSTOS
Insetos e alguns
animais marinhos
Omatídeos
Sistema ótico
Rabdoma
Rodopsina
Olho Composto da Mosca Esquema geral
de um olho composto
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TIPOS:
Aposição: Cada
omatídio é uma unidade
independente
Sobreposição:
Omatídios atuam mas em
conjunto
(A) Olho Composto de Aposição: a luz atinge os
fotorreceptores exclusivamente através da pequena lente
corneal localizada directamente acima.
(B) Olho Composto de Sobreposição: várias centenas de
facetas da córnea e de cones cristalinos recolhem e
focalizam a luz através de toda a zona clara do olho (cz)
num fotorreceptor único.
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COMPARANDO
Diferente número de
pixels
Libélula - 28 mil
omatídeos
Olho humano – maior
distância entre as
lentes e os
fotorreceptores –
IMAGEM GLOBAL
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Anableps anableps (Quatro-Olhos)
• Rio Amazonas
• Cada olho com
duas pupilas
• Dois ambientes
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Odontodactylus scyllarus (Camarão Mantis)
Austrália
16 tipos de
fotorreceptores
12 cores primarias
6 tipos de polarização
de luz
Esquema do olho do camarão mantis,
mostrando as células R8, que superam
qualquer equipamento já feito pelo homem
com a mesma finalidade. [Imagem: Robert et
al.]
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ANATOMIA DO OLHO HUMANO
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PARTES DO OLHO GLOBO OCULAR - é uma esfera com cerca de 2,5 cm de diâmetro e 7 g de peso. Fica alojado nas órbitas (cavidade óssea).
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CONJUNTIVA – membrana mucosa que reveste córnea,
esclerótica e superfície interna das pálpebras.
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PAREDE ANTERIOR DO GLOBO OCULAR
CÓRNEA – tecido transparente às radiações eletromagnéticas
com comprimento de onda entre 370 e 740nm (faixa da luz
visível).
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ESCLERÓTICA - camada externa do globo ocular (parte branca do olho). É semi-rígida, o que dá ao globo ocular seu formato e protege as camadas internas mais delicadas.
CORÓIDE – camada rica em vasos sanguíneos e melanina, responsável pela nutrição da retina. Reduz a reflexão da luz no interior do globo ocular.
RETINA – onde estão os fotorreceptores, que são células nervosas responsáveis pela detecção da luz.
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CRISTALINO – lente biconvexa de geometria variável, sustentada
pelos ligamentos suspensores.
AUMENTA TENSÃO DOS LIGAMENTOS
LENTE MAIS PLANA
DIMINUI TENSÃO DOS LIGAMENTOS
LENTE MAIS CURVA
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ÍRIS – membrana móvel que controla quantidade de luz que chega à retina. Sua cor determina a coloração do olho, por meio da quantidade de melanócitos.
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PUPILA – abertura da íris por onde passa a luz. Dilata-se em ambiente pouca iluminado e estreita-se em ambiente com maior iluminação.
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HUMOR AQUOSO – líquido de elevada transparência, situado entre a córnea e o cristalino.
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HUMOR VÍTRIO – fluído gelatinoso muito transparente, com composição semelhante ao líquido extracelular. É rico em fibras colágenas e ácido hialurônico.
CANAL HIALOIDE - Resquício embrionário da artéria hialoide.
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DISCO ÓPTICO - também chamado de ponto cego é a região da retina onde emerge o nervo óptico. Não há fotorreceptores.
FÓVEA – somente existem cones, células fotorreceptoras que operam sob condições de grande intensidade luminosa. (mácula lútea)
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RETINA - sua função é receber ondas de luz e convertê-las em impulsos nervosos, que são transformados em percepções visuais.
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Para isso, a retina conta com dois tipos de receptores visuais: CONES e BASTONETES.
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Percepção das Cores
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Organização Laminar da Retina
Direção da luz:
Fibras do nervo óptico
Células ganglionares
Células amácrinas
Células bipolares
Células horizontais
Células Fotorreceptoras
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Organização Laminar da Retina
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Camadas da Retina
• As células amácrinas e as horizontais estabelecem sinapses com bipolares e com os fotorreceptores
• Regulam a passagem de informação, inibindo ou estimulando.
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Fotorreceptores
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Distribuição dos Fotorreceptores
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Convergência na Retina
Bastonetes:
120 milhões
Cones:
6 milhões
Células
Ganglionares:
1,2 milhões
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Fototransdução • Discos Membranares:
local onde se encontram os pigmentos fotossintéticos
• Pigmento característico dos bastonetes é a Rodopsina.
• Rodopsina é constituída por uma parte proteica (opsina) e por um derivado da vitamina A (retinal).
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Fotoisomerização da Rodopsina
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Fototransdução
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Membrana repolarizada =
Liberação de glutamato
Membrana despolarizada =
Sem liberação de glutamato
Glutamato: neurotransmissor
que transfere informação
do fotorreceptor para as
células bipolares
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Teoria Tricromática da Visão
Thomas Young
Baseada na existência
de 3 cores primárias
Todas as cores que podem
ser vistas pelo olho
humano são então uma
combinação de R, G e B em
diferentes proporções
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Cones Existem 3 tipos de cones:
Vermelhos (R)
Verdes (G)
Azuis (B)
Diferenciam-se pela
parte proteica do
fotorreceptor
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Daltonismo
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Anomalia hereditária recessiva
ligada ao cromossomo sexual X
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John Dalton (1766 – 1844)
O Químico - físico Daltônico
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Teste de Ishihara
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Teoria Corpuscular
Teoria Ondulatória
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Dois Tipos:
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Fibras Ópticas
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Formação da Imagem nas Lentes
Luz ,objeto e olhos
Para conseguirmos ver , precisamos que nossos olhos interceptem os raios luminosos que partem dos objetos.
Em seguida , os raios luminosos atravessam diversas estruturas até chegarem a retina onde são detectados e ocorrem os primeiros processos para a formação da imagem.
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Trajetória da luz
No entanto , a luz que parte do objeto não precisa, necessariamente ir
diretamente aos olhos . Ela pode ser refletida ou sofrer refração por
lentes ou espelhos no caminho.
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Imagem
Sendo assim, conforme a trajetória que os raios luminosos percorrem
passando por lentes, espelhos ou não, temos diferentes tipos de
imagem.
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Imagem virtual
Formada pelo cruzamento dos prolongamentos dos raios luminosos
refletidos.
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Imagem real
Formada pelo cruzamento dos próprios raios luminosos emergentes da
lente ou refletidos pelo espelho .
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Lentes
Lente é um corpo transparente com duas superfícies. As lentes podem
ser convergentes ou divergentes.
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Imagens produzidas por lentes
Uma lente convergente é capaz de formar uma imagem real ou uma
imagem virtual dependendo da posição do objeto em relação ao ponto
focal.
Já uma lente divergente é capaz de formar, sempre, uma imagem
virtual, qualquer que seja a distância do objeto
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Poder de convergência das lentes
É medida em dioptrias (D), o inverso da distância focal.
D=1/F
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Olho Reduzido Para facilitar o estudo do olho humano existe o conceito de olho
reduzido . Admite-se as substâncias presentes dentro do globo ocular
como transparentes , homogêneas e com índice de refração igual ao
da água . Além de considerar todo o poder convergente na interface ar-
córnea .
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Córnea e Cristalino funcionam como lentes convergentes
A profundidade total do olho é de 20mm
Se raios luminosos partissem do olho para o exterior , a distância focal
anterior , para onde convergiriam os raios é de 15 mm a frente da
retina.
Quociente da distância focal pelo índice de refração do meio no qual
está o foco é igual para ambos os lados da córnea
Todos os meios refringentes do olho contribuem para a formação dos
objetos sobre a retina
A imagem é real , menor e invertida.
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Defeitos da Visão
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Um olho normal , conhecido como OLHO EMÉTROPE, é aquele capaz de projetar sobre a
retina uma imagem nítida tanto para objetos próximos como para objetos distantes. Um olho que não obedeça a estes critérios é chamado de
OLHO AMÉTROPE.
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ABERRAÇÕES ÓPTICAS Aberração óptica refere- se a um
defeito pelo qual o sistema
óptico forma uma imagem
imperfeita de um objeto, ou, uma
imagem com coloração diferente
da cor da imagem real.
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ABERRAÇÃO ESFÉRICA Se deve a defeitos de
esfericidade, ocorrendo
quando raios luminosos
incidem afastados do
eixo principal de lentes
muito curvas. Esses raios
convergem para focos
distantes do foco que a
lente apresenta aos raios
que estão próximos ao
eixo principal.
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ABERRAÇÃO CROMÁTICA
É a dispersão produzida por lentes que possuem diferentes índices de refração para diversos comprimentos de ondas luminosas, portanto, é resultante da dispersão causada pela curvatura da lente.
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miopia Consiste em uma condição na qual os olhos
são capazes de focar objetos que se encontram perto, mas não conseguem visualizar, com clareza, objetos situados mais distantes.
![Page 102: Seminário Biofísica da Visão (1)](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022033010/55cf990a550346d0339b3273/html5/thumbnails/102.jpg)
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![Page 106: Seminário Biofísica da Visão (1)](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022033010/55cf990a550346d0339b3273/html5/thumbnails/106.jpg)
HIPERMETROPIA É uma anomalia
refracional, ocorre quando os raios luminosos são interceptados pela retina, antes de se formar a imagem. Pode ser classificada como axial ou refrativa.
![Page 107: Seminário Biofísica da Visão (1)](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022033010/55cf990a550346d0339b3273/html5/thumbnails/107.jpg)
Hipermetropia Axial Eixo do globo ocular mais curto que o normal, causando assim, dificuldades em ver de perto, sendo muito comum em crianças, uma vez que os seus olhos normalmente são menores do que o que deveriam ser, porem é normal o grau de hipermetropia diminuir na adolescência.
Aumento do raio de curvatura;
Diminuição da curvatura das faces do cristalino;
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HIPERMETROPIA REFRATIVA
Diminuição do índice de refração do cristalino e humor aquoso;
Aumento do índice de refração do vítreo;
Falta do cristalino (afasia).
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Visão Normal Visão com Hipermetropia
![Page 111: Seminário Biofísica da Visão (1)](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022033010/55cf990a550346d0339b3273/html5/thumbnails/111.jpg)
ASTIGMATISMO Pessoas com astigmatismo apresentam formato irregular da córnea ou do cristalino, gerando no olho vários focos em diferentes eixos, tornando a visão desfocada e distorcida.
Pode ser baseado em três aspectos:
Estrutura assimétrica
Meridianos principais
Foco dos meridianos principais
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Baseado em estrutura assimétrica
Provocada pela irregularidade da córnea ou do cristalino.
Essas estruturas são responsáveis pela focalização dos raios luminosos.
![Page 114: Seminário Biofísica da Visão (1)](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022033010/55cf990a550346d0339b3273/html5/thumbnails/114.jpg)
BASEADO NOS MERIDIANOS PRINCIPAIS
Regular: quando há uma diferença de curvatura da córnea.
Irregular: quando a córnea é muito desigual.
Composto: quando é associado à outra deficiência visual.
![Page 115: Seminário Biofísica da Visão (1)](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022033010/55cf990a550346d0339b3273/html5/thumbnails/115.jpg)
BASEADO NO FOCO DOS MERIDIANOS PRINCIPAIS
• Astigmatismo simples
• Astigmatismo hipermétrope simples
• Astigmatismo míope simples
• Astigmatismo composto
• Astigmatismo misto
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PRESBIOPIA
Também conhecida como vista cansada.
Ocorre por uma ineficiência do sistema de acomodação da visão para perto, levada pela perda da elasticidade do cristalino
![Page 121: Seminário Biofísica da Visão (1)](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022033010/55cf990a550346d0339b3273/html5/thumbnails/121.jpg)
ILUSÕES DE
ÓTICA
![Page 122: Seminário Biofísica da Visão (1)](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022033010/55cf990a550346d0339b3273/html5/thumbnails/122.jpg)
São imagens
que
“enganam” o
nosso
cérebro,
fazendo com
que ele as
interprete de
maneira
errada.
![Page 123: Seminário Biofísica da Visão (1)](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022033010/55cf990a550346d0339b3273/html5/thumbnails/123.jpg)
Muito usadas na arte:
![Page 124: Seminário Biofísica da Visão (1)](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022033010/55cf990a550346d0339b3273/html5/thumbnails/124.jpg)
Atualmente:
![Page 125: Seminário Biofísica da Visão (1)](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022033010/55cf990a550346d0339b3273/html5/thumbnails/125.jpg)
(vídeo- Ilusões Anamórficas)
![Page 126: Seminário Biofísica da Visão (1)](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022033010/55cf990a550346d0339b3273/html5/thumbnails/126.jpg)
Teste de Daltonismo
( Ishihara)
![Page 127: Seminário Biofísica da Visão (1)](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022033010/55cf990a550346d0339b3273/html5/thumbnails/127.jpg)
![Page 128: Seminário Biofísica da Visão (1)](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022033010/55cf990a550346d0339b3273/html5/thumbnails/128.jpg)
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