Il sistema nervoso e la percezione (terza parte ): occhio e visione
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IL SISTEMA NERVOSO E LA PERCEZIONE (TERZA PARTE ): OCCHIO E VISIONE (MATERIALE PER LA LIM)
Introduzione - Lezione - Risorse - Verifica
L’occhio è l’organo di senso preposto alla ricezione degli stimoli luminosi e delle immagini che, elaborate
poi a livello cerebrale, daranno luogo all’esperienza visiva.
RIFERIMENTI DIDATTICI
Nelle Indicazioni ministeriali per il Liceo Scientifico delle Scienze Applicate, II Biennio, si dedicano poche
parole allo studio delle funzioni dei viventi, eppure l’argomento “sistema nervoso e organi di senso” è di
grande importanza didattica, anche per l’interesse che suscita nei ragazzi. In particolare l’argomento
proposto (lo studio dell’occhio e della funzione visiva) si presta a una trattazione molto ampia e varia.
Si può approfondire l’aspetto fisico della questione (vedi studio delle onde elettromagnetiche e della luce)
oppure quello morfo-fisiologico, partendo dall’osservazione dell’occhio proprio e altrui.
Da queste semplici osservazioni si possono trarre spunti di approfondimento: perché gli occhi sono posti
frontalmente e non lateralmente come in altri mammiferi, quali sono i movimenti oculari, perché sbattiamo
continuamente le palpebre, a cosa servono le strutture che circondano l’occhio , sopracciglia, ciglia,
palpebre. Parlare delle lacrime e delle loro funzioni. Guardare l’occhio di profilo osservando la cornea che
sporge leggermente sull’iride. Osservare i movimenti dell’iride che, colpita da luce, restringe la pupilla.
È importante, dopo l’osservazione diretta, confrontare quanto visto con un modello di occhio o con un
disegno in modo da effettuare il passaggio corretto realtà > modello e viceversa. Spesso infatti gli allievi
compiono un’operazione cognitiva scorretta affiancando modello e oggetto reale senza collegarli e
integrarli tra loro.
fig.1 Apparato lacrimale:
a, parte superiore della ghiandola lacrimale; b, parte inferiore della ghiandola lacrimale; c, dotto della
ghiandola lacrimale; d, punto lacrimale superiore; e, canali lacrimali; f, sacco lacrimale; g, condotto
nasolacrimale; h, orifizio del condotto nasolacrimale; i, punto lacrimale inferiore
PREREQUISITI
Conoscenze di base dell’Ottica: onde elettromagnetiche, luce,ottica geometrica. Spettro e colori. I tessuti
animali: epiteliale, connettivo, muscolare e nervoso. Struttura e funzioni del sistema nervoso.
ANATOMIA E FUNZIONE DELL’OCCHIO
Lo sguardo gioca un ruolo essenziale nella relazione tra individui. Nel modulare lo sguardo rispondiamo ad
alcune regole generali: per esempio, uno sguardo tenuto troppo a lungo viola la normale prassi di relazione;
oppure fissare una persona può essere un atto di sfida, di minaccia, di seduzione, di amore.
Video: L'occhio e la sua rappresentazione - Lo sguardo
L’organo della visione è l’occhio e le sue strutture principali sono: - la cavità orbitaria, - il bulbo oculare, - il
fondo dell’occhio - le vie ottiche - i centri cerebrali della visione
Video: L'occhio e la sua anatomia
L’occhio e i suoi annessi sono accolti e protetti da una struttura scheletrica, detta cavità orbitaria.
La porzione anteriore di questa cavità contiene il bulbo oculare, le palpebre, le vie lacrimali. Nello spessore
palpebrale si trovano il muscolo orbicolare e delle particolari ghiandole sebacee, le ghiandole di Meibomio.
L’interno delle palpebre è tappezzato dalla congiuntiva che, riflettendosi sul globo oculare, va a costituire il
sacco congiuntivale; in questo sacco si riversa il liquido prodotto dalla ghiandola lacrimale, situata in alto e
lateralmente nella cavità orbitaria. La porzione anteriore della cavità, invece, contiene del tessuto adiposo
che avvolge i muscoli, i vasi e i nervi propri dell’occhio. I muscoli dell’occhio sono: - i quattro muscoli retti
(superiore, inferiore, laterale e mediale), - i muscoli obliqui (superiore e inferiore) - il muscolo elevatore
della palpebra superiore. I movimenti del bulbo sono determinati dalla contrazione coordinata di questi
muscoli.
figura: I muscoli esterni dell'occhio
La parete del bulbo oculare è costituita da tre strati o tuniche che, procedendo dall’esterno verso l’interno
sono: una tunica fibrosa o sclera che anteriormente è trasparente e forma la cornea; una tunica vascolare o
uvea, distinta in una porzione posteriore, la coroide e in una anteriore, il corpo ciliare e l’iride; una tunica
nervosa interna la retina, costituita da una porzione visiva e da una piccola zona priva di cellule
fotosensibili, detta punto cieco.
figura: Sezione antero-laterale schematica del bulbo oculare:
a, cornea; b, corpo ciliare; c, muscolo ciliare; d, muscolo retto laterale; e, sclera; f, coroide; g, retina; h,
strato pigmentato della retina; i, macula lutea con fovea centralis; l, nervo ottico; m, papilla del nervo
ottico; n, canale ialoideo; o, capsula di Tenone; p, ora serrata; q, zonula di Zinn; r, camera posteriore; s,
iride; t, camera anteriore; u, cristallino; v, corpo vitreo
La cornea, trasparente per permettere alle radiazioni luminose di attraversarla, ha un raggio di curvatura
minore rispetto a quello del resto della sclera. Nella sua parte più profonda si trova il foro pupillare o
pupilla circoscritto dall’iride, la quale contiene a sua due muscoli antagonisti tra loro: il muscolo costrittore
o sfintere dell’iride e il muscolo dilatatore. Essi provocano rispettivamente la miosi, o riduzione del
diametro del foro pupillare (sino a circa 2mm), e la midriasi o aumento del diametro pupillare (sino a circa 9
mm). La dimensione delle pupille si modifica al variare dell’intensità della luce. Ma indipendentemente
dalle condizioni di luce, le pupille si dilatano in presenza di stimoli significativi per l’individuo: un segnale
positivo induce la dilatazione, uno negativo invece la restrizione.
Video: Lo sguardo attraente
La retina è la membrana nervosa costituente la tunica interna dell’occhio che si estende dal nervo ottico
all’orifizio pupillare. Nella r. si distinguono tre regioni: una posteriore (parte ottica della r. o retina p.d.), una
media (r. ciliare), e un segmento anteriore (r. iridea). Le porzioni media e anteriore non sono in grado di
percepire stimoli visivi mentre la porzione posteriore è quella fisiologicamente efficiente.
La r. propriamente detta presenta due parti: la papilla ottica e la macula lutea. La prima corrisponde al
punto in cui il nervo ottico si espande a ventaglio continuandosi con la r. stessa; la macula lutea occupa
invece il polo posteriore dell’occhio, si presenta come una macchia ovale e mostra nella sua parte centrale
una depressione, detta fovea centralis.
Dal punto di vista istologico la r. si compone essenzialmente di cellule nervose e di cellule di sostegno
costituite da cellule di nevroglia. Tali differenti elementi costitutivi si dividono in 10 strati sovrapposti.
figura sotto: Strati della Retina di un primate.
Sono indicati i 10 strati, a partire da quello più interno, che separa lo strato delle fibre del nervo ottico del
corpo vitreo, fino a quello più esterno, adiacente alla membrana coroidea (sfumati gli elementi di nevroglia
e quelli associativi: le frecce indicano la direzione degli impulsi nervosi):
1. membrana limitante interna; 2. strato delle fibre nervose; 3. strato delle cellule nervose o cellule
gangliari, origine delle proiezioni visive primarie; 4. strato plessiforme interno; 5. strato granuloso interno;
6. strato plessiforme esterno; 7. strato granuloso esterno; 8. membrana limitante esterna; 9. strato dei coni
e dei bastoncelli; 10. strato delle cellule pigmentarie: a, bastoncello; b, cellula amacrina; c, cellula bipolare;
d, cellula gangliare; e, cono; f, cellula orizzontale
Fra i vari strati quello dei coni e dei bastoncelli è il più importante in quanto questi elementi rappresentano
l’estremità terminale dell’elemento nervoso. Essi non sono distribuiti uniformemente sulla retina. Il numero
dei coni diminuisce dal centro alla periferia, mentre quello dei bastoncelli ha comportamento inverso.
Sicché, mentre alla fovea si trovano quasi esclusivamente dei coni, questi sono rarissimi nelle parti
periferiche. Coni e bastoncelli mancano completamente in corrispondenza della papilla, per cui questa zona
retinica (macchia cieca, o punto cieco, di Mariotte) si presenta non adatta alle percezioni luminose.
figura sotto: Densità dei bastoncelli e dei coni in funzione della eccentricità retinica: la densità dei due tipi
di recettori (e la capacità visiva) diminuisce con l'aumentare dell'eccentricità: a, asse visivo; b, bastoncelli; c,
coni; d, densità dei recettori; e, eccentricità retinica; f, fovea centralis; g, nasale; h, nervo ottico; i, pupilla
ottica; l, temporale
La trasmissione delle immagini comincia quando i recettori visivi in seguito a stimolazione luminosa,
generano i segnali elettrici da instradare nel nervo ottico. Esistono tre tipi di coni sensibili rispettivamente
al rosso, al verde e al blu che trasformano la luce in impulsi elettrici, i bastoncelli, molto più numerosi,
permettono la visione in condizione di scarsa luminosità. Il nervo ottico, una volta uscito dall’orbita,
penetra nella cavità cranica e, dopo aver incrociato alcune fibre del nervo ottico contro laterale (chiasma
dei nervi ottici) prosegue posteriormente formando i tratti ottici e le radiazioni ottiche che raggiungono
infine la zona della percezione visiva, situata nella corteccia cerebrale del lobo occipitale, dove avviene la
decodificazione e interpretazione dei segnali elettrici.
figura sotto: Schema dell’ultrastruttura dei fotorecettori retinici di un primate e delle loro connessioni con i
neuroni bipolari: a, ciglio; b, cellule bipolari dello strato granuloso interno; c, cellula della nevroglia; d,
membrana limitante esterna; e, nucleo di un bastoncello; f, nucleo di un cono; g, regione sinaptica; h,
segmento esterno dei coni e dei bastoncelli; i, strato dei coni e dei bastoncelli; l, strato granuloso interno;
m, segmento interno dei coni e dei bastoncelli; n, strato plessiforme esterno
RISORSE TRECCANI
> Video L’occhio: una perfetta macchina fotografica (intervista a Elio Raviola)
> senso
> sistema nervoso
> occhio
> visione
> retina
RISORSE WEB
> Video n.1 L'occhio: Struttura e risposta agli stimoli Documentario Raiscuola
> Video n.2 L'occhio: la struttura Documentario Raiscuola
> Video n.3 La macchina meravigliosa: la vista (parte prima)
> Video n.4 La macchina meravigliosa: la vista (parte seconda)
> Funzionamento di coni e bastoncelli
> Il cervello e la lettura
