As maravilhas da percepção visual. | Colunistas

Palavras chaves: Vias visuais; fotóns; fisiologia da visão.

Você já parou para se perguntar como é enxergar? O nosso cérebro transforma os sinais eletroquímicos em formas tridimensionais em nosso encéfalo, num perfeito sincronismo temos a sensação visual aliada a outros sentidos e isso faz parte de nosso cotidiano. As ondas eletromagnéticas são percebidas por células especializadas situadas na retina, as ondas eletromagnéticas, análogo a fotossíntese, desencadeiam reações bioquímicas que é transmitida desde a células na retina até o nosso encéfalo, faz parte de tudo isso as vias visuais.

Aparato visual

Os olhos são órgãos complexos de nossos sentidos, dentro de sua coberta protetora, cada olho tem uma capa de receptores, um sistema de lentes que foca a luz nos receptores e um sistema de nervos que conduzem os impulsos do receptor até o nosso cérebro.

Pode distinguir-se dos processos básicos na fisiologia da visão. O primeiro é a geração da imagem na retina por um conjunto de fenômenos que é chamado de óptica da visão. Segundo a geração dos potenciais de ação nas células da retina criam impulsos nervosos que são transmitidos por vias específicas e os centros visuais determina a neurofisiologia da visão, ou sensação visual. No entorno da maioria dos seres vivos tem luz e existem uma ampla gama de mecanismos para traduzir e detectar a luz, e o cérebro analisa as informações visuais.

O que é a luz?

Definimos a luz como o agente físico que nos permite a visão. No início do século XX havia duas teorias opostas, a teoria corpuscular que afirmava que a luz consistia em um certo tipo de partículas e a teoria ondulatória que por sua vez afirmava que a luz se tratava de um certo tipo de onda. Na atualidade, observamos que a luz, as vezes, se comporta como se integrasse a um fluxo de partículas chamadas de “fótones” e, em outra ocasião, a luz se comporta como uma onda eletromagnética. De forma muito simples, podemos dizer que a luz é a radiação que ao penetrar em nossos olhos produz uma sensação visual.

Na teoria ondulatória, a luz é uma onda eletromagnética que forma parte de uma grande família de ondas eletromagnéticas que se distinguem por sua frequência e o seu comprimento de onda. Os nossos olhos estão capacitados para perceber as ondas eletromagnéticas que vai de m até . Por outro lado, a postulação da teoria corpuscular afirma que a luz é um fluxo de fótones que é capaz de impressionar aos olhos humanos quando a sua energia se encontra entre Certo, mas a luz é uma onda ou uma partícula? A resposta depende do fenômeno que se observa. O efeito fotoelétrico se pode explicar se considera a luz como um fluxo de fótones, por sua vez o fenômeno da interferência da luz se explica quando se a considera como uma onda eletromagnética, portanto na atualidade se reconhece que a luz tem uma natureza duo, em certas ocasiões se mostra como partículas e outro momento como ondas.

Corpos iluminados e corpos luminosos

                Os corpos que emitem luz são chamados de[AJdSS1]  corpos luminosos. As fontes de luz podem ser naturais ou artificiais, a exemplo o Sol e uma lâmpada de Led. As sucessivas excitações dos elétrons nas diferentes órbitas dos átomos, nesse processo, o elétron libera sua energia armazenada em forma de fótons. A maioria dos corpos não emitem luz, por sua vez, eles são iluminados, se dividem em transparentes, translúcidos e opacos.

O que é a cor?

                As cores são as sensações que experimentam nossos olhos, muitos organismos sequer conseguem perceber as cores. Os seres humanos têm maior facilidade em perceber as cores verde e amarelo encontradas no centro do espectro visível. A cor de um objeto depende da frequência que a luz reflete ou emite do próprio objeto. Exemplo, o Citrus aurantifolia spp, nós o percebemos verde porque a superfície absorve a maior parte de todas as ondas eletromagnéticas que compõem a luz e reflete o comprimento de onda que aos nossos olhos vemos como verde. Um material absorve certas cores porque as frequências correspondem justamente com as frequências naturais dos átomos e moléculas dos respectivos materiais e objetos. Exemplo, vemos algo da cor preta, significa que a composição daquele objeto ou material absorveu todas as ondas eletromagnéticas do espectro da luz, por outro lado a luz branca ou algo branco é devido a junção de todas as ondas eletromagnéticas do espectro visível aos olhos humanos.

O olho humano

                A principal função do olho é focar as ondas de luz do ambiente externo e criar uma imagem visual do que se observa sobre a retina que por sua vez é uma extensão do sistema nervoso central com as suas estruturas e diversos estratos, contêm células fotorreceptores e uma complexa rede de vários tipos de neurônios. A luz que logra alcançar as células fotorreceptores (cones e bastões) desencadeiam uma série de processos químicos e elétricos que produz os impulsos nervosos que se encaminham até os centros visuais no encéfalo a través das fibras do nervo ótico.

                O globo ocular possui três capas estruturais, túnica fibrosa, túnica vascular e a retina que transforma a luz em sinais elétricos para o SNC.

Fotorreceptores

Esses capturam os fótons e convertem a sua energia luminosa em energia química livre e geram um sinal simpático para repetir a outras neurônios das vias visuais na retina. Cada olho possui  fotorreceptores, existem três tipos de fotorreceptores bastões, cones e células ganglionares intrinsicamente fotossensíveis, os cones e bastões são os principais fotorreceptores. Os bastões são responsáveis pela visão monocromática e três subtipos de cones são responsáveis para a sensibilidade as cores, os fotorreceptores estão localizados na capa mais externa da retina.

Energia luminosa em sinais elétricos

Nos bastões, o processo de fototransdução é possível graças a fotosenssibilidade dos pigmentos nas membranas do seu segmento externo chamados de rodopsina (é uma proteína integral de membrana) e é 10 a 30 vezes mais sensível a luz que os fotopigmentos dos cones.

Os processos de fototransdução em resumo são basicamente assim:

1. A absorção da luz converte 11-cis-retinal a retinal-todo-trans, ativando a rodopsina (Rh).
2. A rodopsina ativada catalisa a substituição do GDP pelo GTP na transducina (T), que então dissocia-se em T_α-GTP e T_βγ.
3. T_α-GTP ativa a cGMP-fosfodiesterase (PDE) por ligar-se a ela e remover sua subunidade inibitória (I).
4. A PDE reduz a cGMP para abaixo do nível necessário para manter o canal de cátions abertos.
5. Os canais de cátions fecham, impedindo a entrada de Na⁺ e Ca²⁺ e a membrana é hiperpolarizada. Este sinal é passado ao cérebro.
6. O efluxo contínuo de Ca²⁺ por meio de trocador de Na⁺-Ca²⁺ reduz a [Ca²⁺] citosólica.
7. A redução da [Ca²⁺] ativa a guanilil-ciclase (GC) e inibe a PDE; a cGMP eleva-se até o nível do “escuro”, reabrindo os canais de cátions e retornando V_m ao nível pré-estímulo.
8. A rodopsina-cinase (RK) fosforila a rodopsina “descorada”; a [Ca²⁺] e a recoverina (Recov) estimulam a esta reação. A arrestina (Arr) liga-se à extremidade carboxiterminal fosforilada, inativando a rodopsina.
9. Lentamente, a arrestina dissocia-se, a rodopsina é desfosforilada e o retinal-todo-trans é substituído por 11-cis-retinal. A rodopsina está pronta para outro ciclo de fototransdução.

Nos cones também tem fotopigmentos similares a rodopsina e a sucessões de reações bioquímicas é muito similar ao que ocorrem nos bastões.

A retina se diferencia de uma câmera fotográfica, não simplesmente ela envia as informações ao córtex, a retina codifica de maneira espacial a compressão da imagem para ajustá-la a capacidade de transmissão no nervo ótico (II) que, por sua vez, se dão por células bipolares e ganglionares que enviam até o núcleo geniculado lateral no tálamo. A informação do campo visual direito e esquerdo se transmite em lados opostos do encéfalo, os nervos óticos com quase 1 milhão de fibras de cada retina ingressam na parte posterior e passam ao piso do cérebro até o quiasma ótico onde quase metade de suas fibras se cruzam na linha média, as fibras que se originam do lado nasal da retina cruzam o quiasma ótico e vão até a banda ótica pelo lado oposto do cérebro.

O primeiro “stop” de informações geradas pelos cones e bastões da retina, se dará no encéfalo onde se modifica as informações das vias visuais é no núcleo geniculado lateral, onde a informação de saída se separada e é levada por fibras conhecidas como radiações óticas ou via geniculo-calcarina, está vai a diferentes zonas do córtex visual no lóbulo occipital do cérebro humano.

Vias centrais

1º neurônio retiniano está constituído por um neurônio bipolar da retina, esse neurônio é curto e seus dendritos se relacionam com as células especializadas na recepção de estímulos luminosos, os axônios desse neurônio fazem sinapse com o 2º neurônio.

2º neurônio que é representado pelo neurônio ganglionar, cujos dendritos e o corpo celular estão incluídos na retina. Seu trajeto segue pelo nervo óptico, logo passa pelo quiasma ótico e o trato ótico para terminar no corpo genicular lateral.

3º neurônio tem seus dendritos e seu corpo celular localizados no corpo geniculado lateral e seus axônios constituem as radiações óticas que terminam no córtex visual occipital.

4º neurônio e cortical na área 17 ou área de Brodmann, também chamado de área visual primária.

Centros da visão primaria e secundaria

Funções das áreas de projeção visual no cérebro humano.

V1: Córtex visual primário, recebe a informação do núcleo geniculado lateral e começa a transformação do ponto de vista de orientação.

V2, V3, VP: Continua a transformação, campos visuais maiores.

V3A: Movimento.

V4v: Desconhecido.

MT/V5: Movimento e regulação do movimento.

LO: Reconhecimento de objetos grandes.

V7: Desconhecido.

V8: Visão cromática.

                Os mecanismos do córtex visual detectam e integram a informação visual como forma, contraste, linha e intensidade em uma percepção visual coerente. As informações dos nervos óticos também se enviam ao núcleo supra-quiasmático do hipotálamo onde participa da regulação dos ritmos circadianos. Os núcleos prectal que se encarregam do controle da fixação visual e reflexos populares, núcleo cólico superior que coordenam os movimentos bilaterais simultâneos.

Percepção visual

                A percepção visual se originará pela atividade global de toda o córtex cerebral. O cérebro humano utiliza do princípio de divisão de tarefas para a percepção, uma determinada área cortical as células podem estar implicadas na representação das características dos objetos, outras podem contribuir encarregando-se da cor ou forma, outras de movimento. A percepção visual envolve uma interpretação entre a retina, os núcleos talâmicos e as várias áreas do córtex cerebral.

Conclusão

                Ao longo deste texto, de maneira simples, você e eu percebemos um panorama como a nossa percepção visual é incrível e precisa. A capacidade que os nossos olhos e o nosso cérebro conseguem perceber as ondas eletromagnéticas e as transformam desde sinais físicos em sinais químicos e elétricos para compor em no nosso cérebro uma informação tridimensional. Quando você olhar novamente para aquela pessoa ou aquele animalzinho que você tanto gosta, lembre-se que há muita física e bioquímica envolvida neste processo, aliada a outras sensações, são elas que dão o embelezamento da nossa vida.

Autor: Plínio dos Anjos Ramalho – Instagram @pliniomed

O texto é de total responsabilidade do autor e não representa a visão da sanar sobre o assunto.

Observação: material produzido durante vigência do Programa de colunistas Sanar junto com estudantes de medicina e ligas acadêmicas de todo Brasil. A iniciativa foi descontinuada em junho de 2022, mas a Sanar decidiu preservar todo o histórico e trabalho realizado por reconhecer o esforço empenhado pelos participantes e o valor do conteúdo produzido. Eventualmente, esses materiais podem passar por atualização.

Novidade: temos colunas sendo produzidas por Experts da Sanar, médicos conceituados em suas áreas de atuação e coordenadores da Sanar Pós.

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