Capítol 6: Visió. Regions del cervell que intervenen en el processament visual

CAPÍTOL 6: VISIÓ

CONTINGUTS DEL TEMA

1. L’ULL
2. REGIONS DEL CERVELL QUE INTERVENEN EN EL PROCESSAMENT VISUAL
3. PERCEPCIÓ DEL COLOR
4. PERCEPCIÓ DE LA FORMA
5. PERCEPCIÓ DE LA POSICIÓ ESPACIAL
6. PERCEPCIÓ DE L’ORIENTACIÓ I EL MOVIMENT

1. L’ULL

1. Introducció a la sensació i percepció

• Sensació: afecta a les cèl·lules del sistema nerviós especialitzades en la detecció dels estímuls de l’entorn.  Aquests estímuls es perceben en formes concretes d’energia (llum, so o calor) i les neurones que detecten aquesta energia la transformen en potencial d’acció que són transmesos pel sistema nerviós.
• Percepció: És l’experiència conscient i la interpretació de les informacions dels sentits, i en ella intervenen les neurones del sistema nerviós central.

1. L’estímul: la llum

Pels éssers humans, la llum és una estreta banda de l’espectre de radiació electromagnètica. Podem veure els valors de longitud d’ona compresos entre 380 i 760 nm (nanòmetres). Cada especie animal pot detectar diferents rangs de radiació. Per exemple les abelles detecten diferencies en la radiació ultravioleta reflexeda en les flors que a nosaltres ens pareixen blanques. El rang de longituds d’ones que anomenam llum és simplement la part del continu espectral que podem veure els humans.

• To: determinat per la longitud d’ona. L’espectre de llum visible manifesta la gama de tons que els nostres ulls poden detectar. [pic 1]
• Saturació: es refereix a la puresa relativa de la llum que s’està percebent.
• Lluminositat: determinada per la intensitat. Si augmenta la intensitat de la radiació, també augmenta la lluminositat.

1. Anatomia de l’ull

Rebem informació sobre l’entorn des dels receptors sensorials, neurones especialitzades que detecten els successos físics.

Els estímuls incideixen en els receptors i, a través de diferents processos, alteren el seu potencial de membrana. Aquest procés és coneix com a transducció sensorial (punt 1.5) perquè una sèrie de fenòmens sensorials són “transduits“ (transformats) en canvis del potencial de membrana de la cèl·lula. Aquests canvis elèctrics es denominen potencials receptors.

La majoria de receptors no tenen axó: una part de la membrana del seu soma estableix sinapsis amb les dendrites d’altres neurones. Els potencials receptors modifiquen l’alliberació de neurotransmissors i així modifiquen el patró de dispar de les neurones amb que fan sinapsis.

Per a que un persona hi pugui veurem una imatge ha d’estar enfocada a la retina, la capa interna de l’ull. Aquesta imatge provoca canvis en l’activitat elèctrica de milions de neurones de la retina, el que provoca que s’enviïn missatges a través del nervi òptic a la resta del cervell. La retina i el nirvi òptic formen part del SNC.

Els ossos i músculs que rodegen l’ull ajuden a centrar una imatge a la retina. Els ulls estan suspesos a les òrbites, les cavitats anteriors del crani. Es mantenen en el seu lloc i es movent mitjançant sis músculs extraoculars, que estan uniat a la coberta externa del globus ocular, rígida i blanca anomenada escleròtica.

L’escleròtica és opaca i no permet l’entrada de llum però a la capa externa trobem la còrnia que és transparent. La quantitat de llum que entra està regulada per la grandària de la pupil·la que és l’obertura de l’iris. El cristal·lí, situat just darrera l’iris es composa d’una sèrie de capes transparents com les d’un ceba. [pic 2]

La forma de cristal·lí pot modificar-se per la contracció dels músculs ciliars. Aquests canvis permeten que l’ull enfoqui imatges d’objectes propers o allunyats de la retina. El procés s’anomena acomodació.

Després de passar pel cristal·lí, la llum travessa la major part de l’ull que conté l’humor vitri, una substància transparent i gelatinosa. Una vegada travessa la retina, la llum incideix en la retina, el revestiment intern de la part posterior de l’ull on es troben les cèl·lules receptores: bastons i cons. En conjunt s’anomenen fotoreceptors.

La retina conté tres capes de cèl·lules: fotoreceptora, bipolars i ganglionars. Els fotoreceptors es troben a la part posterior de la retina i el llum a de travessar les capes anteriors per arribar fins a ells.

1. Fotoreceptors

La retina humana té entre 120 milions de bastons i 6 milions de cons, que tot i ser menys nombrosos, ens aporten la major part de la informació sobre l’entorn. Són responsables de l’agudesa visual. Els bastons no detecten diferències de colors i aporten una visió amb escassa agudesa però són més sensibles a la llum (veure tala 6.1).

[pic 3]

Una altra estructura de la retina és la papil·la òptica on els axons transmeten la informació visual i es reuneixen i surten de l’ull formant el nirvi òptic.  La papil·la òptica forma un punt ceg, que no percebem però que es pot demostrar que existeix.

Els fotoreceptors estableixen sinapsis amb les cèl·lules bipolars, neurones que connecten la capa més profunda i la més superficial de la retina. També connecten amb les cèl·lules ganglionars, neurones els axons de les quals discorren al llarg del nervi òptic (II parell cranial) i transfereixen la informació visual a la resta del cervell.

[pic 4]

Ambdues transmeten informació en una direcció paral·lela a la superfície de la retina, i així combinen missatges de fotoreceptors adjacents.

1. Transducció

La primera passa per a la percepció visual implica a una substància química anomenada fotopigment, una molècula especial encaixa a la membrana de les “laminilles”, fins discs que conformen el segment extern dels fotoreceptors.

Un bastó humà conté aproximadament 10 milions de molècules de fotopigment. Aquestes consten de dos components: una opsina (una proteïna) i retinè (un lípid). En els bastons dels humans trobem rodopsina que està formada per la opsina dels bastons més retinè (que sintetitza a partir de la vitamina A).  

S’anomena transducció al procés pel qual l’energia de l’entorn (llum) es converteix en un canvi de potencial de membrana d’una neurona. En aquest procés es produeix un converteix un estímul extern en un estímul intern (el potencial d’acció generat per les neurones que detecten la llum). Els fotopigments són responsables de la transducció d’energia lluminosa en canvis en el potencial de membrana. Quan una molècula de rodopsina s’exposa a la llum es descomposa en opsina i retinè. Aquesta divisió posa en marxa tot un seguit d’esdeveniments intracel·lulars que híperpolaritzen la membrana del fotoreceptor.

Dit d’altra manera. Podem pensar que els fotoreceptors són “receptors de la foscor”. Quan els receptors experimenten foscor, responen amb una despolarització. Si experimenten llum, la seva resposta és la hiperpolarització.

En la retina dels vertebrats, els fotoreceptors aporten aferències (inputs) tant a es cèl·lules bipolars com a les cèl·lules horitzontals del circuit. Els fotoreceptors i les cèl·lules bipolars no produeixen potencials d’acció, sinoó que l’alliberació de neurotransmissor (glutamat) està regulada pel valor del potencial de membrana. Les despolaritzacions augmenten l’alliberació de neurotransmissor i les hiperpolaritzacions la disminueixen. En condicions de foscor, els fotoreceptors es despolaritzen i alliberen constantment glutamat en sinapsis amb les cèl·lules bipolars. En la llum, els fotoreceptors s’hiperpolaritzen i s’allibera menys glutamat en sinapsis amb les cèl·lules bipolars.

Les cèl·lules bipolars ofereixen dues respostes diferents davant presencia de glutamat:

• Cèl·lules bipolars de centre ON, son hiperpolaritzades pel glutamat.
• Cèl·lules bipolars de centre OFF, es despolaritzen.

Aquestes cèl·lules  ON i OFF formen sinapsis amb les cèl·lules ganglionars i influeixen amb la seva velocitat de dispar del potencial d’acció. [pic 5]

1. Visió central i perifèrica

El camp receptor d’una neurona del sistema visual és la part del camp visual que “veu” un neurona determinada.

FÒVEA I PERIFÈRIA

En la perifèria de la retina, molts receptors individuals convergeixen en una única neurona ganglionar, portant així la informació d’una àrea relativament àmplia de la retina (i també àmplia del camp visual).

La fòvea conté aproximadament la mateixa quantitat de cèl·lules ganglionars i de cons. Aquesta relació receptor- axó explica el fet que la nostra visió mitjançant la fòvea (visió central) sigui molt aguda, però que la visió perifèrica sigui menys precisa.

TIPUS DE MOVIMENTS OCULARS

• Moviments de convergència: moviments conjugats que mantenen els dos ulls fixats en el mateix objecte. Ex: si posem un dit davant la cara, el mirem, i després l’anem apropant a la cara. Els ulls estaran fent moviments de convergència cap al nas.
• Moviments sacàdics: moviments on la mirada passa ràpidament d’un punt a un altre. Ex: quan llegim.
• Moviments de cerca: mirant un dit mentre el cerquem estem movent els ulls a poc a poc.

1. Els nervis òptics

A la part posterior de cada ull, els axons de les cèl·lules ganglionars de la retina es fusionen per formar el nervi òptic. Els nervis òptics transmeten informació des de la retina a una part del tàlem anomenada nucli geniculat lateral (NGL) dorsal. Aquests nirivis convergeixen a la base del cervell format el quiasma òptic, que té forma de X. En aquest punt, els axons que procedeoxen de les cèl·lules ganglionars de la meitat interna de cada retina creuen el quiasma i ascendeixen al NGL del costat contrari del cervell, mentre que els axons de la meitat externa de la retina (la zona temporal) es mantenen en el mateix costat del cervell.

...