Fundamentos del Sistema Visual y Fotorreceptores

El sistema visual depende de dos tipos de receptores (R):

• Conos (C): Controlan la visión con alta iluminación, permiten ver los detalles y extraen la información que nos permite percibir los colores.
• Bastones (B): Responsables de la visión con baja iluminación. No perciben detalles ni colores. Conforme permanecemos en la oscuridad, se vuelven lentamente más sensibles, permitiéndonos ver mejor.

La percepción del ambiente depende de: A) Las características del objeto en el ambiente y B) Nuestro sistema visual.

El ojo recibe luz que proyecta una imagen invertida en la retina. El ojo se encarga de transmitir; las neuronas son las que nos permiten ver. La luz se traduce en señales eléctricas que son procesadas por otras neuronas del sistema visual antes de que la percepción tenga lugar.

Anatomía y Vías de Transmisión

El ojo permite que la luz penetre a través de la pupila, se enfoca mediante el cristalino, que dirige la luz a la fóvea. En la retina, los Conos y Bastones distinguen los primeros aspectos relacionados con el color y la forma del estímulo (E). Envían esta información en forma de impulsos eléctricos (transducción) al cerebro a través del nervio óptico.

La pequeña región en la retina por donde escapa el nervio óptico es el punto ciego, donde la visibilidad es nula. Cada ojo recibe información distinta, pero nos acomodamos para recoger la información y verla correctamente. Esto ocurre gracias al cruce de ambos nervios ópticos en el quiasma óptico (QO).

Unos axones son ipsilaterales (mismo hemisferio) y otros contralaterales. Estos axones llegan al Núcleo Geniculado Lateral (NGL), que dispone de seis capas:

• Capas contralaterales: 1, 4, 6.
• Capas ipsilaterales: 2, 3, 5.

En el NGL hay células grandes (1, 2) y pequeñas (3, 4, 5, 6).

Divisiones del Sistema Visual

1. Ojo (partes y funciones).
2. Núcleo Geniculado Lateral (NGL) en el tálamo.
3. Área Receptora del Córtex Visual.

La información de los ojos se cruza en el QO y llega al NGL. La región receptora en la corteza es la corteza estriada (zona primaria), y hay una zona secundaria, la corteza extraestriada, ubicada en las áreas occipital, parietal y temporal.

Estructura de la Retina

Lo primero que atraviesa la luz es la córnea y el cristalino, llegando a la retina, donde se encuentran los Conos y Bastones. Las células ópticas tienen al principio células transparentes; los C y B están al final porque están unidos al epitelio pigmentado que los nutre. El recorrido de la luz es:

1. Células ganglionares (que forman el nervio óptico).
2. Células amacrinas (de sostén y modulares).
3. Células bipolares (conectan células sensoriales con ganglionares).
4. Células horizontales (para sostener y modular).
5. Receptores sensoriales (Conos y Bastones).

Acomodación Visual

El cristalino se acomoda en función de la distancia. No podemos acomodarnos a dos imágenes distintas a la vez. El punto en el que no se puede ver es el punto cercano. El cristalino pierde capacidad con los años. La acomodación permite enfocar objetos cercanos y lejanos, pero no simultáneamente. La presbicia es la pérdida de la capacidad de acomodación del cristalino.

Estimulación de Conos y Bastones

Una vez que la luz entra en la retina, la imagen se enfoca y después pasa a Conos y Bastones. Cuando la imagen llega a la fóvea es muy nítida y precisa; si llega a los alrededores, no lo es tanto.

Para recoger información con muchos detalles, es necesario enfocar con la fóvea para que todos los conos se activen. Si la imagen va a una zona periférica, se pierden detalles. Los conos proporcionan más información; si se busca algo o alguien, se debe enfocar con la fóvea.

Tapetum Lucidum

El Tapetum lucidum es un elemento presente en algunos animales (no ciegos, sino de visión nocturna) que refleja la luz, actuando como un espejo, y por tanto, la refleja hacia fuera, mejorando la captación lumínica.

Transducción y Adaptación a la Oscuridad

La transducción tiene lugar en el segmento externo de las células sensoriales, dentro del pigmento visual, donde la energía lumínica se transforma en energía eléctrica.

El Pigmento Visual

El pigmento visual está formado por dos grandes compuestos:

• La proteína opsina (proteína larga, 40.000 de peso molecular).
• La retinal (peso molecular 268), que es el origen de la transducción.

Se debe activar la proteína retinal para que comience la transducción. Cuando la retinal recibe un fotón, se separa de la opsina y cambia de forma, dando lugar a la isomerización.

Umbral de Activación

Se realizó un estudio sobre la mínima cantidad de luz necesaria para activar el ojo. Se descubrió que se necesitan 100 fotones, pero 50 rebotan en la superficie de la córnea, el cristalino o el humor vítreo. Solo 7 son captados por los receptores (R); el resto se escurre entre los R o los atraviesa sin incidir en la proteína retinal.

El ojo tiene aproximadamente 500 receptores. Al tener tantos receptores, es muy poco probable que dos fotones lleguen al mismo R, por lo que se puede suponer que con que llegue un único fotón a una proteína retinal, el receptor ya se activa. Dado que solo 7 fotones son captados, solo necesitamos que 7 receptores sensoriales se activen para que podamos ver la luz, que luego transformaremos en imagen. Después se produce una cascada de enzimas que transmite las señales hasta el NGL. La función del pigmento visual es activar los receptores visuales para después generar una señal eléctrica.

Adaptación a la Oscuridad

Nos vamos acomodando a la oscuridad cuando la retinal de los Conos y los Bastones se ha regenerado.

Conclusiones sobre la Regeneración:

Necesitamos que se regenere la retinal para poder adaptarnos. La regeneración de los Bastones es mucho más lenta que la de los Conos. Tenemos muchos más Bastones (aproximadamente 120 millones).

Procesamiento Central de la Información Visual

Tipos de Células Ganglionares

Existen tres tipos de células ganglionares:

• Células M (Magnocelulares): Tienen un cuerpo celular grande y hacen sinapsis en las capas 1 y 2 del NGL. Se activan con disparos pequeños y rápidos. Se encargan del movimiento.
• Células P (Parvocelulares): Se activan cuando hay haces de luces sostenidos y tienen cuerpos pequeños. Hacen sinapsis en las capas 3, 4, 5 y 6 del NGL. Se encargan de los colores, la profundidad y las texturas.
• Células K (Koniocelulares): De las cuales no se tiene mucha información.

Experimento de las Vías Visuales

En un experimento con monos, se midió cómo veían los movimientos. Se anestesiaron y se les retiraron las capas parvocelulares a unos y las magnocelulares a otros. Se confirmó que las células magnocelulares se encargan del movimiento y las parvocelulares de los colores, la profundidad y las texturas.

Núcleo Geniculado Lateral (NGL) y Corteza

La función del NGL es recibir la información separada y enviarla a las siguientes estructuras. Si la información se manda a la zona temporal, se define el qué (identificación); si se manda a la zona parietal, se define el dónde (localización).

En la corteza estriada (Corteza Visual Primaria, V1) recibimos la información más detallada. En el procesamiento de la información se descubrió que hay tres tipos de células en la corteza estriada:

• Células corticales simples: Responden a ciertas orientaciones concretas. Se activan por la inclinación del estímulo.
• Células complejas: Se activan por la dirección del movimiento y la orientación. Por ejemplo, solo se activan si están inclinadas 45º y el movimiento es de derecha a izquierda.
• Células hipercomplejas: Se centran en las esquinas. Responden mejor a líneas de una longitud orientada determinada que se mueven en una dirección concreta, pero solo a las esquinas de un tamaño medio.

Organización Cortical

Las células se forman en columnas que, cuando se juntan, dan lugar a las hipercolumnas, que dependen de:

1. Localización: Se corresponde con el NGL y la retina.
2. Columna de dominancia: Se activan mucho mejor las columnas de uno de los ojos.
3. Orientación: Si se activa un receptor sensorial, llega a una zona concreta del NGL y después a la corteza estriada, donde se activará una hipercolumna cortical específica.

El Córtex extraestriado (lóbulos temporal, frontal y parietal) contiene zonas especializadas en cada uno de los objetos que vemos y es una zona más especializada y detallada.

Cómo Percibimos los Colores

Los Conos son las células que nos permiten percibir los colores. Los colores se ven por la longitud de onda que refleja el objeto. El blanco y el negro dan una respuesta plana (el negro no refleja nada de luz, el blanco refleja toda la luz); son colores acromáticos.

• Las longitudes de onda cortas son azules.
• Las longitudes de onda medias son verdes.
• Las longitudes de onda largas son rojas.

Dentro de un mismo objeto puede haber diferentes colores según las longitudes de onda que reflejen. Los colores nos ayudan a la supervivencia, a la señalización y a la organización perceptual. Se puede definir cualquier color nombrando el rojo, amarillo, verde y azul. Podemos discernir 200 colores, aunque, según se modifiquen, puede haber hasta 200 millones de colores (los profesionales trabajan con 1200 colores).

Teoría Tricromática de la Visión de Colores

Esta teoría postula que hay tres mecanismos en el sistema visual, y cada uno de ellos es sensible a un rango concreto de longitud de onda. Se asume que su interacción produce la experiencia de todos los matices del color. Los tres pigmentos (rojo, verde, azul) cuya combinación nos permiten diferenciar dos millones de colores. Las personas a las que les falta algún pigmento tienen problemas en la diferenciación de colores (daltónicos, tritanópatas, etc.).

Teoría del Proceso Oponente

En el espectro visual existen colores opuestos que son procesados por las «células dobles», en cuyo centro se activa un color y en la periferia el contrario. La visión de los colores está causada por respuestas oponentes generadas por azul y amarillo o por rojo y verde.

Para activar un color es necesario activar una región y desactivar la contraria. La sobrecarga de estas células provoca el postefecto. El color del contorno cambia la apariencia de la forma central. Cuando se excita el azul, se inhibe el amarillo; los sujetos siempre relacionan un color con otro.

Las neuronas oponentes en la retina y en el NGL emiten una respuesta excitatoria a la luz de un extremo del espectro y una respuesta inhibitoria a la luz del otro extremo:

• El blanco inhibe el negro (y viceversa).
• El rojo inhibe el verde (y viceversa).
• El amarillo inhibe el azul (y viceversa).

Tenemos tres conos: el primero es sensible a longitudes cortas (azul), el segundo a medias (verde) y el tercero a largas (rojo). El cruce del cono medio y el largo da el amarillo. En la retina, las células oponentes funcionan así: el cono largo potencia el rojo e inhibe el verde. El cono corto potencia el azul. El amarillo viene del cono largo y medio e inhibe el azul. Este mecanismo de potenciación e inhibición es lo que llamamos la Teoría de las Células Oponentes.

Tipos de Daltonismo

• Daltonismo acromático: Solo se ve en escala de grises.
• Daltonismo dicromático: Falta un cono y, por tanto, falta un color.
• Daltonismo tricromático anómalo: Es la confusión de los colores; el cono existe, pero no funciona adecuadamente.

Construcción del Mundo Visual: Percepción de la Forma

Teoría de Wundt vs. Gestalt

Wundt decía que la percepción se crea mediante la suma de diferentes sensaciones, al igual que la conducta se crea mediante la suma de elementos básicos.

La Teoría del Movimiento Aparente (cuando un objeto a la derecha se apaga y aparece el mismo objeto a la izquierda, dando sensación de movimiento) demostró que, al haber oscuridad, la percepción no es la suma de sensaciones. De este experimento surge la Gestalt.

Leyes de la Organización Perceptual (Leyes de la Gestalt)

1. Simplicidad (o Pregnancia): Todo conjunto de estímulos se percibe de la forma más sencilla posible.
2. Semejanza: Aquellos estímulos que comparten tamaño, color o forma tienden a agruparse.
3. Buena Continuidad: Las líneas y patrones tienden a continuarse en el tiempo y en el espacio. Las líneas orientadas en la misma dirección tienden a pensarse que tienen continuidad.
4. Proximidad: Tendemos a ver como conjunto todos aquellos elementos que están cerca entre sí.
5. Destino Común: Los estímulos que se mueven a la vez y en la misma dirección tienden a parecer que pertenecen al mismo objeto.
6. Familiaridad: Cuando hay un elemento que parece familiar, se percibe como un grupo.
7. Cierre: El cerebro tiende a completar la información ausente.

Etiquetas: conos y bastones, corteza visual, Neurociencia, Percepción, retina, sistema visual, transducción