Trabajo Práctico de Física Biológica

Trabajo Práctico de Física Biológica

Autor Agustín Retta

Estructura del ojo humano

El ojo es un órgano que detecta la luz y es la base del sentido de la vista. Se compone de un sistema sensible a los cambios de luz, capaz de transformar éstos en impulsos eléctricos.

El ojo humano funciona de forma muy similar al de la mayoría de los vertebrados y algunos moluscos; posee una lente llamada cristalino que es ajustable según la distancia, un diafragma que se llama pupila cuyo diámetro está regulado por el iris y un tejido sensible a la luz que es la retina. La luz penetra a través de la pupila, atraviesa el cristalino y se proyecta sobre la retina, donde se transforma gracias a unas células llamadas fotorreceptoras en impulsos nerviosos que son trasladados a través del nervio óptico al cerebro.

Su forma es aproximadamente esférica, mide 2,5 cm de diámetro y está lleno de un gel transparente llamado humor vítreo que rellena el espacio comprendido entre la retina y el cristalino.

En la porción anterior del ojo se encuentran dos pequeños espacios: la cámara anterior que está situada entre la córnea y el iris, y la cámara posterior que se ubica entre el iris y el cristalino. Estas cámaras están llenas de un líquido que se llama humor acuoso, cuyo nivel de presión llamado presión intraocular es muy importante para el correcto funcionamiento del ojo.

Para que los rayos de luz que penetran en el ojo se puedan enfocar en la retina, se deben refractar. La cantidad de refracción requerida depende de la distancia del objeto al observador. Un objeto distante requerirá menos refracción que uno más cercano. La mayor parte de la refracción ocurre en la córnea, que tiene una curvatura fija. Otra parte de la refracción requerida se da en el cristalino. El cristalino puede cambiar de forma, aumentando o disminuyendo así su capacidad de refracción. Al envejecer, el ser humano va perdiendo esta capacidad de ajustar el enfoque, deficiencia conocida como presbicia o vista cansada.

El órgano de la visión está compuesto por los párpados, los globos oculares, el aparato lagrimal y los músculos oculares externos. La visión binocular, con la participación de ambos ojos, permite apreciar las imágenes en tres dimensiones.

El globo ocular mide unos 25 mm de diámetro y se mantiene en su posición gracias a los músculos extraoculares. Su pared está compuesta de tres capas:

La capa externa, que incluye la esclerótica (espesa, resistente y de color blanco) y en la parte anterior la córnea transparente.

La capa media, incluye coroides, que contiene abundantes vasos sanguíneos, y el tejido conjuntivo del cuerpo ciliar y el iris.

La capa interna se llama retina, en la que se encuentran las células sensibles a la luz (los bastones y los conos), recubiertas por una lámina externa de células epiteliales cúbicas que contienen melanina. Externamente, la retina descansa sobre la coroides; internamente, está en contacto con el humor vítreo.

 

Embriología

El ojo se forma por la fusión de varias estructuras que proceden de tejidos embrionarios distintos. La retina es un derivado del prosencéfalo (cerebro anterior) y por tanto forma parte del sistema nervioso central, mientras que la córnea y el cristalino proceden del ectodermo superficial.

Los primeros signos del futuro ojo se observan de forma muy temprana en el embrión, pues son visibles a finales de la tercera semana o principios de la cuarta, aproximadamente en el día 22.6 5 La retina se forma a partir de dos vesículas ópticas que nacen directamente de la porción anterior del cerebro primitivo, llamada prosencéfalo, al que están conectadas mediante los tallos ópticos. Estas dos vesículas se van aproximando poco a poco a la superficie y sufren una invaginación en la parte anterior, pasando de ser esféricas a tener forma de copa, dando origen al cáliz óptico que tiene doble pared por el plegamiento sufrido. La pared interna que recubre el interior del cáliz óptico, dará lugar a la retina, mientras que la pared externa formará la lámina de células epiteliales ricas en melanina.

El ectodermo superficial que entra en contacto con la parte anterior del cáliz óptico sufre un espesamiento, formando la placa cristalina, que se invagina y da origen a la vesícula cristalina, la cual es el germen del futuro cristalino. A partir de la quinta semana del desarrollo, la vesícula cristalina pierde contacto con el ectodermo superficial y se dispone cubriendo el orificio del cáliz óptico. Cuando la vesícula cristalina se separa, esta misma zona del ectodermo se espesa de nuevo, para formar la córnea.

Polo anterior

Esquema del flujo del humor acuoso en el polo anterior del ojo

La parte anterior del globo ocular está cubierta por la córnea, una estructura transparente y resistente que carece de vasos sanguíneos.

Alrededor de la córnea está la conjuntiva. Por detrás de la córnea se halla la cámara anterior, limitada por el iris y la pupila. Detrás del iris y la pupila se encuentra la cámara posterior, el cuerpo ciliar y el cristalino.

La cámara anterior y la cámara posterior son dos pequeños espacios separados por el iris y conectados por la pupila que están llenos de un líquido transparente, el humor acuoso. El humor acuoso humedece el cristalino, garantiza su nutrición y contribuye a mantener la forma de la porción anterior del ojo.

El iris está formado por dos músculos que controlan la dilatación y la contracción de la pupila. El color del iris depende de la transparencia del estoma y de la cantidad de pigmento que contiene. Cuando el pigmento es escaso, los ojos son azules, mientras que cuando hay una cantidad mayor se aprecian matices verdes o castaños.

El cristalino es la lente del ojo, está sostenido por unas fibras conjuntivas muy finas llamadas ligamento suspensorio del cristalino que a su vez se unen al músculo ciliar. El cristalino se forma a lo largo de la tercera o cuarta semana de embarazo. Es blando y elástico en los niños, pero se endurece con el paso de los años.

Cuando el pigmento es escaso, los ojos son de color azulado; si hay mayor cantidad se aprecian matices verdosos o castaños.

El cuerpo ciliar se extiende entre la ora serrata y el iris, y es responsable de la producción del humor acuoso y del cambio de forma del cristalino necesario para lograr la correcta acomodación (enfoque). Está formado por dos estructuras, el músculo ciliar y los procesos ciliares.

Humor vítreo y retina

Detrás del cristalino se encuentra el humor vítreo. El humor vítreo es un gel transparente que ocupa la mayor parte del interior del ojo y contribuye a que este mantenga su forma. Está en contacto directo con la retina, que es la túnica más interna del ojo. La retina es sensible a los estímulos luminosos y está conectada con el cerebro Imagenmediante las fibras del nervio óptico.

En la retina se pueden diferenciar varias partes, la más importante es la mácula, que es la zona con mayor agudeza visual. En el centro de la mácula se encuentra la fóvea que es un área muy pequeña, formando una depresión, extremadamente sensible a la luz. La fóvea es el área de la retina donde se enfocan los rayos luminosos y se encuentra especialmente capacitada para la visión aguda y detallada. Cualquier daño en la fóvea tiene importantes consecuencias en la capacidad visual.

Otra zona importante es la papila óptica que es el lugar por donde sale de la retina el nervio óptico. En la papila no existen células sensibles a la luz por lo que se conoce también como punto ciego.

La ora serrata es la porción más anterior y periférica de la retina, por la que ésta entra en contacto con el cuerpo ciliar.

 

PRINCIPALES ENFERMEDADES OFTALMOLÓGICAS

Tipo

Enfermedad

Características y síntomas

1. Trastornos de la visión

Miopía

Hipermetropía

Presbiopía o vista cansada

Astigmatismo

Discromatopsias

  • Daltonismo
Dificultad de visión a larga distancia

Dificultad de visión a corta distancia

Dificultad de acomodación ocular

Percepción de imágenes borrosas

Dificultad para el discernimiento de colores

Ceguera total o parcial para algunos colores

2. Trastornos de la motilidad ocular

Estrabismo

  • Diplopía
  • Ambiopía
Desviación de uno o ambos ojos

Doble visión

Oscurecimiento de la vista en un ojo

3. Afecciones a los anexos oculares

Dacriocistitis

Blefaritis

  • Blefarofilmosis
  • Microblefaria
  • Blefaroptosis

Conjuntivitis

Inflamación del saco lagrimal

Inflamación o deformación de los párpados

Estrechamiento de la hendidura del párpado

Insuficiencia del desarrollo del párpado

Pérdida total o parcial del órgano por parálisis

Inflamación de la membrana conjuntiva

4. Afecciones al globo ocular

Queratitis

Cataratas

Uveítis

Desprendimiento de retina

Glaucoma

Infección de la córnea

Anulación de la transparencia de cristalino

Inflamación de la úvea o capa pigmentada del ojo

Separación de la retina

Aumento de la tensión intraocular

PRESBICIA

Pérdida progresiva, relacionada con la edad, del poder de enfoque del cristalino que ocasiona hipermetropía.

Causas, incidencia y factores de riesgo:

El poder de enfoque del ojo, que depende de la elasticidad inherente del cristalino, se pierde gradualmente con el proceso de envejecimiento. Esto provoca una disminución gradual de la capacidad del ojo para enfocar los objetos que se encuentran a poca distancia. Aproximadamente después de los 45 años, la persona se da cuenta que necesita tener el material de lectura a una mayor distancia para poderlos enfocar mejor. La presbicia se presenta en todas las personas en un cierto grado como consecuencia normal del proceso de envejecimiento.

Síntomas: DIsminución en la capacidad para enfocar objetos cercanos, Tensión ocular, Ojos cansados, Dolor de cabeza,

Signos y exámenes:

Se debe realizar un examen general de los ojos que abarca un examen oftalmológico de rutina y un examen con el fin de determinar la prescripción adecuada de las lentes o anteojos.

Entre los exámenes se encuentran:

Agudeza visual

Examen de refracción

Integridad muscular

Examen con lámpara de hendidura

Examen de retina

Ceguera para los colores

Tratamiento:

La presbicia se puede corregir con anteojos y lentes de contacto y, en la mayoría de los casos, basta con adicionarles bifocales. La fórmula se debe cambiar gradualmente debido a que la capacidad para enfocar disminuye con el paso del tiempo. Aproximadamente a los 65 años, los ojos han perdido casi toda la elasticidad necesaria para enfocar, pero todavía se puede leer, aunque a una distancia mayor, con más luz o con letras más grandes.

Las personas que no necesitan anteojos para ver a distancia, sólo requieren medio anteojos, o anteojos para leer.

Expectativas (pronóstico):

La visión se puede corregir con anteojos y lentes de contacto.

HIPERMETRIOPIA

Es un error en el enfoque visual que ocasiona dificultad para ver objetos cercanos.

Causas, incidencia y factores de riesgo:

La hipermetropía se presenta cuando las imágenes visuales no se enfocan directamente en la retina sino detrás de ella, este defecto en la visión se puede ocasionar porque el globo ocular es demasiado pequeño de adelante hacia atrás o porque el cristalino es demasiado débil.

La hipermetropía es usualmente congénita y si es leve, los niños pueden superar esta condición a través de un proceso de ajuste del ojo (acomodación). Con el proceso de envejecimiento, se presenta la necesidad de usar gafas o lentes de contacto para corregir la visión. Los antecedentes familiares de hipermetropía son uno de los factores de riesgo de esta enfermedad.

Prevención

Aunque no se conoce ningún tipo de prevención para esta enfermedad, el conocimento de riesgos como los antecedentes familiares, permite una intervención y un diagnóstico tempranos.

Síntomas: Visión borrosa de objetos cercanos, Cansancio ocular, Dolor ocular, Dolor de cabeza

Signos y exámenes:

Un examen ocular general puede incluir:

  •  Agudeza visual
  • Refracción
  • Ceguera para los colores
  • Integridad del músculo
  • Lámpara de hendidura
  • Examen de la retina

Tratamiento:

La hipermetropía se puede corregir fácilmente con el uso de anteojos o de lentes de contacto y aunque también existen técnicas quirúrgicas para corregirla, éstas frecuentemente no se utilizan.

MIOPÍA

Error de enfoque visual que causa dificultad para ver objetos distantes.

Causas, incidencia y factores de riesgo:

Con este trastorno, los objetos que están cerca pueden verse claramente, mientras que los que se encuentran a distancia se ven borrosos. Esta condición es el resultado de centrar la imagen visual delante de la retina en vez de hacerlo directamente en ella. Puede producirse porque el globo ocular es muy largo en su dimensión anteroposterior (de adelante hacia atrás). La visión corta se desarrolla a veces en niños en edad escolar y hasta el período de los 20 años, después de lo cual por lo general se estabiliza. Hasta ese momento, puede desarrollarse rápidamente y requiere cambios frecuentes de lentes o lentes de contacto. Afecta a hombres y mujeres por igual y los antecedentes familiares de visión corta constituyen un factor de riesgo.

Síntomas: Visión borrosa de objetos distantes,  Entrecerrar los ojos, Vista cansada, Dolores de cabeza.

Signos y exámenes:

El examen ocular general o examen oftálmico estándar por lo general comprende:

  • agudeza visual
  • examen de refracción
  • daltonismo
  • exámenes de integridad muscular
  • examen con lámpara de hendidura
  • examen retinal

Tratamiento:

La visión corta se compensa fácilmente con el uso de anteojos y lentes de contacto. La queratotomía radial es un procedimiento quirúrgico que puede mejorar o corregir la visión corta en algunas personas.

Historia de las lentes de contacto

El primer diseño de un Lente de Contacto se elaboro en papel por LEONARDO DA VINCI en 1508. 1636, René Descartes; 1801, Kevin Tuohy. La idea de su diseño se remonta a muchos años atrás, Leonardo Da Vinci fue el primer científico que diseño varias formas de lentes de contacto con objeto de modificar la visión, unos de sus diseños más sencillos consistía en una media ampolla llena de agua, en la que, al introducir el ojo en la superficie corneal quedaba neutralizada.

A René Descartes se debe la idea de colocar una lente directamente sobre la superficie de la cornea, diseñando una lente de contacto de proporciones nada practicas, su diseño constituyo el principio de las lentes de contacto.

Más tarde, Thomas Young utilizó el principio de la neutralización corneal.

John herschell quien señaló que las lentes de contacto eran posibles.

Sin embargo, la lente de contacto no empezó a utilizarse sobre la córnea hasta 1888 con los diseños de por ADOLF FINCK y desde entonces los utilizo EUGENE KALT para el tratamiento de Queratokono, siendo el mismo él primero en usarlos puesto que él padecía de dicha deformación corneal. El 1936 se inició el uso del metacrilato de metilo como material apropiado para fabricar prótesis oculares, A William fleinbloom se debe la técnica de emplear plasticos sintéticos en combinación con el vidrio para fabricar lentes esclearales.

Se obtuvieron resultados pobres hasta 1945 cuando KEVIN TIOHY produjo lentes precorneales plásticos con un diámetro de 11mm. Desde esa vez los avances en la tecnología de Lentes de Contacto han producido diversas variedades de lentes que se dividen en dos tipos: Rígidos y suaves. El requerimiento básico para el éxito de los lentes de contacto es evitar el efecto sobre la respiración de la cornea cuando se utilizan lentes ocluyentes.

Las primeras Lentes de Contacto fueron lentes esclerales de vidrio llenos de liquido. Estas eran difícil de utilizar por periodos largo y provocaban edema corneal y muchas molestias oculares. La lentes de contacto rígidas hechas de Polimetilmetracrilato, fueron las primeras lentes de contacto realmente con éxito y ganaron gran aceptación como lentes cosméticas para remplazo cosmético de los anteojos. Los desarrollos subsecuentes incluyen lentes rígidas permeables a gases hechos de Acetato Butirato de Celulosa, Silicon o diversos polímeros de silicon y plástico, y varias lentes de contacto suaves hechas de diversos plásticos hidrogel, todas las cuales proporcionan mayor bienestar.

Actualmente, las lentes de contacto han evolucionado junto con los descubrimientos científicos, de tal forma que en la actualidad existen diferentes tipos de lentes de contacto, desde blandos, desechables, cosméticos, permeables al gas, toricas y hasta bifocales, con la finalidad de tratar diversos problemas visuales.

Aproximadamente el 90% de los pacientes son aptos para el uso de los lentes de contacto y en su mayoria son la mejor opción como terapia visual.

CONCLUSIONES

Al terminar esta investigación referente a la óptica, y más específicamente sobre los tipos de lentes; y sobre la estructura y funcionamiento del ojo, he podido elaborar algunas conclusiones:

•             Una lente es un dispositivo en forma de disco que aprovecha los fenómenos de la refracción, propiedad de los cuerpos de desviar la trayectoria de la luz, para concentrar o dispersar los rayos luminosos.

•             Dependiendo de la dirección que siguen los rayos refractados cuando la luz pasa a través de la lente, podemos decir que existen dos tipos: la convergentes y las divergentes. Se diferencian entre sí porque la primera es más gruesa en su parte central a diferencia de la angostura de las lentes divergentes en la misma parte. Según esto, las lentes ayudan a solucionar problemas en la vista como lo son la miopía y la hipermetropía, entre muchas otras.

•             El ojo humano es un órgano que permite la visión en los seres vivos. Nos permite apreciar los objetos que nos rodean gracias a la presencia de ciertas estructuras con diferentes características que contribuyen en el proceso de la visión (iris, pupila, córnea, retina, etc).

•             Los rayos luminosos provenientes del exterior penetran por la córnea transparente, atraviesan el humor acuoso y son enfocados por el cristalino a través del proceso de acomodación. De esta manera, se forma la imagen del objeto enfocado por la retina, la cual es transmitida como una serie de impulsos nerviosos al cerebro mediante el nervio óptico. Este es, en pocas palabras, el proceso de la visión humana. Parte del funcionamiento del ojo está condicionado por el trabajo coordinado de los seis músculos, aunque en cada caso hay uno de ellos que dirige la realización del movimiento.

•             El ojo en algunas personas, sufre ciertas alteraciones que dan origen a las enfermedades oftalmológicas. Dependen directamente del poder de refracción del cristalino. Según esta variante, podemos encontrar enfermedades que afectan a distintas áreas de la oftalmología; como lo son: trastornos de la visión (miopía, hipermetropía, astigmatismo, etc.); trastornos de la motilidad ocular (estrabismo); afecciones a los anexos oculares (conjuntivitis, blefaritis, etc.); afecciones al globo ocular (cataratas, glaucoma, etc.)

•             Estas enfermedades pueden ser tratadas mediante la aplicación de anteojos o gafas en las que se implantan algún tipo de lente, o bien, por las llamadas lentes de contacto

Situaciones problemáticas:

1)      una mujer tiene su punto remoto a 0.5 m de sus ojos. a- ¿Qué distancia focal han de tener las lentes para que pueda ver con claridad los objetos distantes? b- Si su poder de acomodación es de 4 dioptrias ¿Dónde esta su punto próximo sin gafas? c-  ¿Dónde esta su punto próximo con gafas?

2)      Una persona miope de mediana edad tiene su punto próximo a 0.1m y una potencia de acomodación de 2 dioptrías. Hallar su punto remoto a- Sin gafas b- con las gafas correctas para desplazar su punto próximo a 0.25 m

 

Bibliografia:

Antokolec, Patricia (2010), Biología para pensar, Ciudad de Buenos Aires, Ed.  Kapeluz

Kane W Joseph (1986), Física, Buenos Aires – Caracas – Barcelona, Ed REVERTÉ

http://es.wikipedia.org/

http://www.forocoches.com/foro/showthread.php?t=822475

http://www.monografias.com/trabajos14/enferojos/enferojos.shtml

http://es.wikibooks.org/wiki/F%C3%ADsica/%C3%93ptica/Lentes

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/ondas/ap07_espejos_lentes.php

 

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