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CUESTIONES SISTEMA
VISUAL
(Psicobiología Sistémica)
Ángela Mª Romero López, grupo 6 GM
1. Explique los cambios en el potencial de membrana que se producen en un
bastón de la retina cuando hay un cambio de iluminación. ¿Qué tipos de canales iónicos de membrana y qué cambios en el flujo de iones participan en la producción de estos cambios de potencial?
Un fotorreceptor tiene cuatro regiones, que son: segmento externo, segmento interno, cuerpo celular, y terminal sináptica.
En el segmento externo, observamos una pila de discos los cuales absorben la luz, y como consecuencia producen cambios en el potencial de membrana de los fotorreceptores (un fotorreceptor, es la única célula sensible a la luz en la retina).
Los dos tipos de fotorreceptores son: bastones y conos, y en esta cuestión nos centraremos en los primeros.
Los fotorreceptores, llevan a cabo un proceso denominado: fototransducción, consistente en la conversión de energía lumínica en cambios en el potencial de membrana. Estos cambios en el potencial de membrana es uno de los modos en los que la información se representa en el sistema nervioso.
En el fotorreceptor, la estimulación lumínica de los fotopigmentos activa proteínas G, que a su vez activan una enzima efectora que modifica la concentración citoplasmática de una molécula de un segundo mensajero. Este cambio provoca el cierre de un canal iónico de membrana, y por tanto se altera el potencial de membrana.
En el caso del segmento externo de un bastón, el potencial de membrana en reposo es de unos -30mV (mientras que en una neurona típica el potencial de membrana en reposo es de unos -65mV). Esta despolarización se debe a una constante entrada de Na+ a través de canales de membrana del segmento externo (Los canales de Na+ se abren debido a la estimulación de un segundo mensajero intracelular: GMPc). La luz reduce los niveles de moléculas de GMPc, y por tanto se cierran los canales de Na+, produciéndose una hiperpolarización (el potencial de membrana se vuelve más negativo). Por tanto , los fotorreceptores se hiperpolarizan en respuesta a la luz.
La respuesta en forma de hiperpolarización a la luz, se inicia por la absorción de radiación electromagnética por el fotopigmento en la membrana de los discos apilados en los segmentos externos de los bastones (en los bastones, el pigmento se denomina: rodopsina).
La absorción de luz produce un cambio en la conformación del retinal de forma que activa la opsina (proceso denominado: blanqueo). El blanqueo de la rodopsina, estimula una proteína G, llamada transducina en la membrana del disco, y activa a su vez la enzima efectora fosfodiesterasa, que degrada el GMPc.
La reducción del GMPc produce el cierre de los canales de Na+ y por tanto la hiperpolarización de la membrana.
2. Describa las características de los campos receptores de las células ganglionares de la retina. Sugiere la organización funcional de esos campos receptores que el sistema visual analiza principalmente los cambios absolutos en la intensidad lumínica de la escena visual o más bien se basa en las variaciones de intensidad de un punto a otro dentro de la escena visual (contraste)? ¿Qué ventajas puede tener la detección del contraste? Realmente, que mensaje contiene la tasa de disparo de las células ganglionares?
La mayor parte de las células ganglionares de la retina, tienen organización del campo receptivo concéntrica tipo: centro-periferia.
(El campo receptivo de cualquier célula del sistema visual, es el área de la retina, que cuando es estimulada por la luz, cambia el potencial de membrana de la célula).
El campo receptivo de la célula bipolar, al igual que las células ganglionares, se compone de dos partes:
1. Centro del campo receptivo: área circular de la retina que recibe señales directas de los
fotorreceptores.
2. Periferia del campo receptivo: área periférica de la retina que recibe señales de las células
horizontales.
La respuesta a la luz de un potencial de membrana de una célula bipolar en el centro del campo receptivo es opuesta a la respuesta en la periferia. Por tanto, se dice que las células del sistema visual tienen campos receptivos centro-periferia antagonistas.
Otra característica de las células ganglionares, es que la organización centro-periferia del campo receptivo pasa de las células bipolares a éstas por sinapsis en la capa plexiforme interna.
Las células ganglionares de centro ON(células se despolarizan en respuesta a la presencia de luz, on-glutamato) y OFF(células se despolarizan en respuesta a la ausencia de luz, off +glutamato) reciben señales de las células bipolares correspondientes.
5. Postimagen negativa. Basándose en los conocimientos sobre la organización anatómica y funcional de la retina, explique por qué se produce esa ilusión óptica.
La postimagen negativa, es la imagen que se ve después de que una parte de la retina se haya expuesto a un estímulo visual intenso. Está compuesta por los colores complementarios del estímulo físico.
Los colores complementarios, son colores que cuando se mezclan producen el color blanco o gris.
La razón principal de las postimagenes negativas, es la adaptación de la frecuencia de disparo de las células ganglionares retinianas. Cuando estas células se activan o se inhiben durante un largo periodo de tiempo, muestran después un efecto rebote, descargando más rápida o más lentamente de lo normal.
Dicho de otra manera, si una de estas células está siendo silenciada porque el estímulo cae en la periferia de su campo receptivo, se activará justo en el momento de apartar la mirada y disparará potenciales de acción con mayor frecuencia de lo normal.
Cuando apartamos rápidamente la mirada, la retina es estimulada por la luz blanca del espacio junto a la imagen de las células ganglionares, que ya no están inhibidas, se activan más de lo normal. Por eso vemos una postimagen con los colores complementarios a los de la imagen original.
Parece que las células ganglionares aportan un flujo de información al cerebro que está implicado en la comparación espacial de tres procesos de oposición diferentes: luz frente a oscuridad, rojo frente a verde, y azul frente amarillo.
6. Además de analizar el contraste, diferentes tipos de células ganglionares están especializadas en el procesamiento de diferentes aspectos de la imagen visual, como el color o el movimiento. ¿Qué tipos especializados de células ganglionares conoces? ¿Se corresponden estos diferentes tipos de células ganglionares con diferentes tipos de fotoreceptores?
La mayor parte de las células ganglionares de la retina de los mamíferos, tienen un campo receptivo centro-periferia con un centro ON o con un centro OFF. Parece haber corrientes independientes de información sobre la luz y la oscuridad que surgen a partir de las células ganglionares de centro ON y de centro OFF de cada retina.
Éstas células ganglionares, tienen diferentes sistemas de clasificación, en función del aspecto, de la conectividad y de propiedades electrofisiológicas.
Por ejemplo tenemos que en la especie humana y en el macaco, se encuentran dos grandes tipos de células ganglionares, que son:
1. Células ganglionares de tipo M: constituye alrededor del 5% de todas las células
ganglionares, son de mayor tamaño, tienen campos receptores mayores, conducen potenciales de acción más rápidamente a lo largo del nervio óptico, y son más sensibles a estímulos de contraste bajo. Además responden a la estimulación de sus centros del campo receptivo con una salva transitoria de potenciales de acción.
Las células M pueden detectar contrastes sútiles en sus grandes campos receptivos y es posible que contribuyan a la visión de baja resolución.
2. Células ganglionares de tipo P: constituyen alrededor del 90% de todas las células
ganglionares, responden con una descarga sostenida durante la acción del estímulo.
Las células P tienen campos receptivos menores que están preparados para la discriminación de pequeños detalles.
Las células P y las noM-noP están especializadas en el procesamiento separado de la información roja-verde y azul-amarilla.
Y el 5% restante lo componen las células ganglionares noM-noP.
Otra distinción importante es que algunas células P y células noM-noP son sensibles a diferencias de la longitud de onda de la luz. La mayoría de estas neuronas sensibles al color se denominan: células oponentes, lo que refleja el hecho de que la respuesta a una longitud de onda en el centro del campo receptivo queda cancelada si se muestra otra longitud de onda en la periferia del campo receptivo.
Los fotorreceptores se localizan en la retina existen varios tipos diferentes: los conos, los bastones,
- Los conos, son solo sensibles con altos niveles de iluminación (fenómeno conocido con el nombre de visión fotópica). Con baja iluminación no se distinguen los colores. Por tanto se corresponderían con las células ganglionares de tipo M.
- Los bastones, aportan la visión cuando hay bajos niveles de iluminación (Visión escotópica). Se corresponderían con las células ganglionares de tipo P. 7. Explique en qué medida son correctas la teoría tricromática de la visión del color (Thomas Young) y la teoría oponente (Ewald Hering).
Respecto a la teoría tricromática de la visión del color, se ha comprobado que Young estaba en lo cierto dado que defendió que había tres tipos diferentes de fotorreceptores (tres tipos diferentes de conos) responsables de la visión del color. Cada receptor es sensible a un solo color: rojo, verde o azul, y la combinación de estos tres colores pueden formar cualquier color visible en el espectro.
Para los observadores humanos cualquier color puede ser reproducido mezclando esos tres colores, en cantidades variables, acertadamente seleccionadas de distintos puntos del espectro.
Las raíces de la teoría tricromática se hunden firmemente en la fase receptiva de la visión del color (explica cómo funciona la visión del color). La teoría tricromática de la visión es esencial para el funcionamiento de muchos procesos de reproducción del color.
