Codificación del mensaje visual: proceso y antagonismo centro-periferia

Proceso Visual

Mª Luisa Sánchez RodríguezPROCESO VISUAL El proceso visual puede ser subdividido en 6 fases:

• las 5 primeras explican las etapas de la vía sensorial o perceptiva
• la 6° resume los sistemas que modulan esta percepción mediante un proceso retroactivo

Fases del Proceso Visual

1. Organización del estímulo luminoso: refracción de los rayos luminosos y enfoque de las imágenes sobre la retina.
2. Fototransducción: transformación de los fotones en una señal nerviosa a través de la actividad fotoquímica. Se realiza en los fotorreceptores de la retina.

Codificación de la Señal Visual

1. Codificación de la señal visual en la retina: procesamiento de la actividad neuronal en la retina (bipolares-ganglionares) y transmisión de impulsos codificados a través del nervio óptico.
2. Codificación de la señal visual en el tálamo: amplificación de la señal visual de la retina y supresión de información no pertinente en los cuerpos geniculados laterales.

Descodificación y Retroalimentación Visual

1. Descodificación de la señal visual en la corteza: procesamiento de la señal visual primero en la corteza visual primaria (lóbulo occipital) y posteriormente en las áreas de asociación culminando con la percepción visual.
2. Retroalimentación en el sistema visual: reflejos asociados con el sistema visual, como la acomodación, el diámetro pupilar y el control de los movimientos oculares.

Células de la Retina

1. Los receptores sensibles a la luz son la entrada: Bastones (R) para el blanco y negro y los conos (C) para el color.
2. Ganglionares (G): son la única salida del ojo.
3. Bipolares (B): conectan los fotorreceptores a las ganglionares.
4. Horizontal (H): convergen las señales de varios conos. Determinan cuántos fotorreceptores "ven" para cada ganglionar.
5. Amacrinas (A): convergencia de las señales de los bastones periféricos.

Respuesta de las Células de la Retina a la Luz

• La luz provoca su hiperpolarización (el potencial se hace más negativo)
• La oscuridad provoca su despolarización (el potencial se hace menos negativo).
• Así, la oscuridad actúa como un estímulo.

Células que Producen Potenciales de Acción

• Algunas células amacrinas
• Todas las células ganglionares ya que deben transmitir la información a larga distancia, al CGL y al colículo superior. Los potenciales graduados no pueden viajar distancias tan largas. Las células ganglionares deben convertir la información visual, codificada en potenciales graduados en las células bipolares, en un código discreto basado en la frecuencia de PA.

Células que Producen Potenciales Graduados

• Conos y bastones, las células horizontales y las células bipolares sólo producen cambios graduales en el potencial (potenciales graduados).

Transmisión de Información con Potenciales Graduados

• Si suponemos que se dispara 1 PA cada 0.1 s, la siguiente célula en la secuencia, debe esperar por lo menos 0.1 s antes de poder detectar que la frecuencia ha variado (es decir, que el nivel de luz ha cambiado).
• Sin embargo, los potenciales graduados permiten la transmisión continua y rápida de la información.

Dificultad para Leer con Poca Iluminación

1. La retina no es uniforme.
   • La retina periférica contiene principalmente bastones (baja AV).
   • La fóvea, en el centro del ojo, contiene sólo conos (alta AV)
2. Los bastones y los conos no son igualmente sensibles a luz.
   • Los conos son menos sensibles que los bastones.

- Al mirar las estrellas, podemos verlas en la periferia, pero desaparecen cuando se miran fijandolas en la fovea. En niveles muy bajos de iluminación, sólo vemos con nuestros bastones y por lo tanto en grises.

Sistema de Bastones y Agudeza Visual

1. ¿Por qué el sistema de bastones tiene una AV pobre?
   • La alta convergencia en las ganglionares (integra la información de una amplia zona de la retina): vía MAGNO (M)
   • Una gran convergencia de un espacio grande resulta en AV baja

- La pequeña o nula convergencia en las ganglionares PARVO (P) informa de una pequeña zona de retina: AV alta

Visión y Células Ganglionares

• Hay 100 millones de bastones y conos que captan la luz, pero sólo 1 millón de células ganglionares para enviar esta información a lo largo del nervio óptico a la corteza.
• Esta reducción tiene un precio:
  • La visión detallada se obtiene tan sólo en una pequeña parte del ojo y para ello la mitad de las células ganglionares se dedican a la fóvea.

En condiciones fotópicas, sólo la fóvea central ve en detalle y en color

En condiciones escotópicas, sólo la periferia ve, y lo hace en blanco y negro, y con una pobre resolución. La fóvea es ciega

Campo Receptivo

• El concepto de "campo receptivo" es muy importante y se aplica a todos los sentidos.
• En el sistema visual explica cómo millones de conos y bastones se organizan para enviar la información a través de 1-1.5 millones de ganglionares.
• El CR de una célula ganglionar es el área retiniana en la que el estímulo luminoso cambia la actividad de esa célula ganglionar.
• El campo receptivo muestra qué bastones y qué conos están conectados a la célula ganglionar

Medición del Campo Receptivo Ganglionar

1. Se registra la actividad de una ganglionar
2. Se hace incidir un pequeño punto de luz moviéndolo por las diferentes zonas de la retina
3. Se hace un mapa de las zonas que producen un cambio en la actividad de la ganglionar.
4. Hay que tener en cuenta:
   • Los cambios pueden ser excitadores o no.
   • La misma definición se aplica a otras células de la corteza visual.
   • La forma y características del CR son muy importantes en la categorización de los tipos de células.

Características Generales de los Campos Receptivos

• La misma definición aplicada anteriormente para el CR de una célula ganglionar, se aplica al resto de células que responden a estímulos visuales.
• La forma y otras características del CR son muy importantes para clasificar los diferentes tipos de células y descubrir su función.

Tipos de Campos Receptivos de las Ganglionares

• Hay dos tipos de ganglionares:
  • Centro ON, periferia OFF miden cuánto más brillante es un objeto con respecto al fondo
  • Centro OFF, periferia ON miden cuánto más oscuro es un objeto con respecto al fondo

En ambos casos centro y periferia son antagónicos

Conexión de Bastones y Conos con Células Bipolares

• Cada bastón y cono tiene la capacidad de unirse con 2 tipos células bipolares, ambas distintas debido a los receptores que poseen:
  • unas son estimuladoras (ON) con receptores ionotrópicos
  • las otras tienen receptores metabotrópicos (tienen un efecto más lento y más sutil con capacidad de modular la fuerza de las señales) que las convierte en inhibitorias (OFF)

Comunicación Fotorreceptor-Bipolar

• La comunicación entre los fotorreceptores y las bipolares es a través de glutamato, el cual puede causar una despolarización (bipolar centro ON (1)) o hiperpolarización (bipolar centro OFF (2)).

Efecto de la Luz en el Centro ON y OFF

• LUZ en centro ON (1)
  • se hiperpolariza el fotorreceptor (-65 mV) deja de entrar Ca+2 y no libera NTinh lo cual causa la despolarización de la bipolar
  • aumenta la liberación de NTexc y aumenta la frecuencia de disparos de PA de la ganglionar
• LUZ en centro OFF (2)
  • se hiperpolariza el fotorreceptor (-65 mV) deja de entrar Ca+2 y no libera NTexc lo cual causa la hiperpolarización de la bipolar
  • disminuye la liberación de NTexc y decrece la frecuencia de disparos de PA de la ganglionar

Efecto de la Luz en la Periferia OFF y ON

• LUZ en periferia OFF (1)
  • se hiperpolariza el fotorreceptor y no libera NTexc: hiperpolarización de la horizontal
  • la horizontal libera menos NTinh (GABA) (no inhibe al cono central)
  • el cono central se despolariza (oscuridad) y aumenta la liberación de NTinh el cual hiperpolariza a la bipolar
  • disminuye la liberación de NTexc y disminuye la frecuencia de disparos de PA de la ganglionar
• LUZ en periferia ON (2)
  • se hiperpolariza el fotorreceptor y no libera NTexc: hiperpolarización de la horizontal
  • la horizontal libera menos NTinh (GABA) (no inhibe al cono central)
  • el cono central se despolariza (oscuridad) y aumenta la liberación de NTex, el cual exc despolariza a la bipolar
  • aumenta la liberación de NTexc y aumenta la frecuencia de disparos de PA de la ganglionar