Mecanismo da Visão- Evolução

Mecanismo da visão- Evolução

Slides da aula de 5 de outubro

• Primeiros organismos sensíveis a diferenças entre claro e escuro
• luz diurna.cones.sombras como estímulo principal
• pigmentos: cadeia de reacções amplifica o sinal
• auto-regulação de sensibilidade e velocidade de resposta com luz ambiente.
• cor: mecanismo de sobrevivência num mundo onde muitas coisas têm a mesma luminosidade do fundo
• dois sistemas de cones S e L, duas imagens espectrais de um objecto
• branco/cinzento/preto: se L e S afectados do mesmo modo pela luz do objecto ao fundo
• 10 vezes mais L do que S. L mede luminosidade, S só para contrastes de cor
• nos primatas: L separou-se em dois canais ligeiramente diferentes.
• em consequência- trivarência ou dupla oposição

Apareçe depois o cone M

L(vermelhos) são os mais sensíveis a grandes comprimentos de onda.

Supõe-se que a certa altura houve uma evolução, quando passamos dos dois sistemas para três, a sensibilidade ás luzes do meio é diferente, ha maior numero de contraste de cor.

Os daltónicos estão mais perto da origem em termos de retina, só têm duas cores.

Os daltónicos conseguem distinguir o azul, o amarelo, mas sentem-no como um único tom. Não distinguem esta zona daquela, porque não tem aquela bifurcação.

O ser humano está optimizado para dois contrastes:

• contraste de luz
• contraste cromático

Os L e M existem em muito maior quantidade do que o S, o L é o responsável por sentir a luz em visão fotópica (intensidade/quantidade de luz), o S é uma pequena impureza só para fazer o contraste cromático, o M é o sensível aos verdes, surgiu coma evolução, teve sucesso e sobreviveu.

Mecanismo de visão- estrutura nervosa

Mecanismo de Visão- estrutura nervosa

Slides da aula

• 3 camadas de corpos celulares neuronais
• 2 camadas intermédias de sinapses
• 2 tipos de fotorreceptores
• 3 tipos de cones nos primatas
• camadas plexiforme exterior- celulas bipolares (9tipos) e celulas horizontais (2tipos)- neurónios de 2º ordem
• camadas plexiforme interior- celulas anacrinas (22 tipos) e celulas ganglionares (20 tipos) neurónios de 3º ordem. Mais processamento de informação.
• e ainda, celulas gliais (isolantes de celulas neuronais )

Por exemplo, na camada plexiforme exterior:

• sem luz, fotorreceptor liberta neurotransmissor- despolarizado 
• com luz, fotorreceptor cessa libertação (polariza) e...
• ...polariza celulas bipolares Off e despolariza celulas On
• ...dependendo ainda no feedback das celulas horizontais, soma da informação da rede local.
• logo, o sinal, para o cérebro inclui influência da região circundante.

Resultado:

• divisão do sinal em 2 canais(um dos canais identifica maior luminosidade e outro menor do que a luminosidade média), um para detectar objectos mais luminosos do que o fundo e outro para objectos mais escuros.
• indução de contraste simultâneo, e sucessivo. O ser humano guia-se por contrastes, é muito sensível a contrastes.

A minha retina está adaptada a sentir contrastes, contraste local, entre dois pontos muito próximos. O sistema está optimizado para resolver contrastes.

Mecanismo da visão - Fóvea e Fotorreceptores

Mecanismo da visão - Fóvea

• retina central- fóvea 1,5 mm
• tempo de maturação da fóvea 4 anos
• diametro livre de bastonetes 400-600 um
• 96,900 - 281,000 cones /mm2, densidade média 161,900/mm2
• cones na fóvea 200,000
• cones na área livre de bastonetes 17,500
• cones por células ganglionar na fóvea: 1 cone para 2 células
• cones por RPE na fóvea: 30

A fóvea é a zona de mais alta concentração de sensores, onde vemos os detalhes. A fóvea aloja poucos bastonetes.

A fóvea ou mancha amarela é a região central da retina do olho humano onde se concentram os cones e onde se forma a imagem que será transmitida ao cérebro.

Mecanismo da visão - fotorreceptores

• bastonetes rodopsina (molecula) - pico( zona de maior concentração) a 18º da fóvea- 498 nm- muito sensíveis: detectam um único fotão- visão nocturna- resposta lenta
• cones - cone- opsinas- sobretudo na fóvea- três tipos:
• L ou R; 564 nm; 33% na fóvea
• M ou G; 533 nm; 64% na fóvea; 52% fora
• Sou B; 437 nm; 3% na fóvea
• proporção R/G: desde R/G=1 ate R/G=16

L=Large, M=Medium,S=Small
R=red,G=green,B=blue

Os cones estão concentrados na fóvea e os bastonetes distribuídos pela retina toda

Segmento exterior - estrutura preenchida por membranas e forma de disco, embebidas de opsinas e retinal: moléculas de pigmentos fotossensivel.

Os fotorrececptores tem ciclos de reacções quimicas- processo de visão, a absorção de luz da-se nessa estrutura.
Fotorreceptores ou fotoceptores são os receptores sensoriais responsáveis pela visão. São células que captam a luz que chega á retna e transmitem para o cérebro um impulso nervoso correspondente á qualidade dessa luz, permitindo assim que o cérebro reconheça imagens.
Existindo assim dois tipos de fotorreceptores no olho humano, um deles é chamado de bastonete, que permite a visão em preto e branco, e o outro de cone, que permite a visão em cores.

Há 3 curvas de sensibilidade de cones, 1 cone azul, 1 cone verde, 1 cone vermelho

Há só uma sensibilidade para todos os bastonetes, mas nos cones há uns mais sensíveis á luz que outros. Há picos de cones, um cone azul, um cone verde, um cone vermelho

Mecanismo da visão - retina

Mecanismo da visão - retina

A retina não é uma coisa simples, é uma estrutura em camadas.

• 42 mm diametro, 0.5 mm espessura, 72% da área
• nervo ópico, fóvea, vasos, fotorreceptores
• 3 camadas de células nevosas, 2 de sinapses
• cones 6,400,000; bastonetes 110,000,000 a 125,000,000 cones estão em menor número e os bastonetes em maior quantidade

Os cones estão concentrados na fóvea e os bastonetes distribuidos pela retina toda.
O ponto de contacto entre neurónios chama-se sinapse.
coróide é a tinta preta que faz com que a luz não volte para trás.
A luz é absorvida na parte mais densa da retina. É nesta parte que estão os fotorreceptores, terminações onde captam a luz.

A Luz quando é absorvida ali na camada mais densa, gere o sinal que foi tratado em duas fases e sai em direcção ao nervo óptico que depois vão em direcção ao cérebro.

O nervo óptico tem um milhão de nervos ópticos, de cabos.

Na parte sensível á luz temos 130 milhoes de sensores.

Os cones estão responsáveis pela visão a cores, visão de muita luz, e os bastonetes pela visão no geral.

Os bastonetes estão responsáveis pela visão base.

Caracteristica da retina:

• número de axónios no nervo óptico 1,200,000

Mecanismo de Visão (continuação)

Mecanismo da Visão

Imagem da retina iluminada por luz

Mircrofotografia da retina, está cheia de vasos o olho, a irrigação do olho.
A parte de trás é muito errigada, mas também absorve muita luz, transforma em impulsos eléctricos ou eléctrico nervosos.
É muito errigado porque há dois processos:

• processo fotoquimico, se nos abstrairmos de comer certas coisas, com o tempo perdemos a visão
• processo óptico

O nervo óptico, e a fóvea é a zona de maior concentração de sensores, é a zona para onde nós apontamos sempre o assunto principal da imagem. Quando leio uma imagem faço a leitura da imagem de maneira a que ela vá de encontro á fóvea.
Nervo óptico é uma espécie de cabo.
O que há na retina não são mais do que neurónios.
A retina é uma parte do cérebro, um conjunto de neurónios, que se especializou e tornou-se sensível á luz.
Os neurónios que reagem á luz, que vai pelo eixo dos neurónios, que entra num cabo que vai dar ao cerebro.
No olho faz-se já algum processamento da luz. Na fóvea temos um certo tipo de receptores.

Mais alguns tópicos do mecanismo da visao do olho:

• abertura da pupila : 1-8 mm
• Potência : córnea 43 dpt; cristalino 20 dpt; olho 60 dpt.

(Varia muito de pessoa para pessoa, e ao longo da idade também. Uma pessoa com boa visão normalmente tem estas dioptrias)

• Acomodação (processo de focagem) 8 dpt
• Aberração crómatica axial 2 dpt
• espectro visivel 370-730 nm
• visão escotópica :507 nm; fotópica : 555 nm

Imagens referidas ao ponto próximo

No nosso olho temos pelo menos 4 lentes- humor aquoso, humor vitrio, córnea e cristalino.

Temos dois tipos de visão:

Curva de sensibilidade para a visão fotópica(555nm)

curva de sensibilidade para condições de visão escotópica (507 nm)

Como funciona a Máquina Fotográfica?

A melhor maneira de explicar por palavras simples é pensarmos nos nossos olhos... O processamento da máquina fotográfica é muito parecido mas um pouco pior. A nossa córnea que para este exemplo é a lente da máquina. Depois temos a nossa pupila, que neste caso seria o mecanismo de abertura da lente. Se repararem quanto mais for a intensidade de luz mais pequena fica a nossa pupila, e quanto menor for a luz maior é a pupila dos nossos olhos.

Mecanismo de Visão

Mecanismo de Visão:

Nós temos um sensor para a luz: os nossos olhos.
Todos temos olhos diferentes, mesmo cada pessoa, os dois olhos são diferentes um do outro.
O olho tem :

• camadas: externa: córnea e escleorótica; média: iris, corpo ciliar, coroide; interna: retina.          
• Processo Óptico:meios transparentes, formação de imagem, acomodação.
• Processo Fotoquímico: retina, transdução de luz em impulsos electroquimicos.
• 25mm diametro, campo visão 200º (I) x 135º (h).
• Estrela: 0.001 cd/m2, iluminação interior: 100 cd/m2, sol: 10000 cd/m2

    O humor aquoso é so água nessa parte do olho, o humor vitrio faz pressão nas paredes interiores e faz com que a retina se mantenha naquelas paredes.

Há um enfiamento de meios transparentes que permitem a entrada de luz.
A coróide cumpre a mesma função da tinta preta nas máquinas fotográficas. O nosso olho tem um pigmento preto a absorver qualquer coisa que não seja luz directa.
No olho, a focagem faz-se pelo engrossamento dos musculos, e o cristalino fica sobre pressão.
Quanto mais fechar a iris, mais profundidade de campo tenho.

O olho, as lentes todas do olho, têm um objectivo, pegar no objecto que tem e formar uma imagem nitida, exactamente onde está a retina.

A retina tem milhões de micro sensores, há resoluções diferentes em diferentes zonas da retina.

Ex: se olhar para uma caneta(de frente) consigo ler as letras que estão escritas na caneta, mas se colocar a caneta mais de lado, a esquerda,  e nao mover a cabeça, nao leio tão bem, nao tenho uma percepção tão nitida como se olhasse de frente, tenho dificuldades em ler porque vai para longe da fóvea, por isso nao vejo tão bem. Não vejo com muita resolução, tem menos densidade de sensores nesta zona.

A Fóvea tem muito mais que 3x 50 mega pixeis, tem milhares e milhares, é o local onde se forma a imagem que será transmitida ao cérebro.

visao de frente da caneta