Ottica visuale
Parte 1 – Introduzione, programma e
cenni storici
Corso di laurea in Ottica ed Optometria
Facoltà di Scienze M.F.N.
Università del Salento
Vincenzo Martella optometrista
Contatti:
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L’ottica visuale da alcuni è definita
la quarta branca della fisica ottica:
1 Fisica
2 Geometrica
3 Quantistica
4 Visuale cioè dell’ occhio
Quali sono le finalità dell’
l’Ottica Visuale?
Il fine di questa scienza è quello di studiare:
Come la radiazione visiva venga raccolta dagli occhi,
trasformata in impulso nervoso e decodificata dal
cervello per produrre la sensazione della visione.
Come i vari dispositivi ottici naturali (liquido lacrimale,
cornea, umor acqueo, pupilla cristallino, vitreo) o
artificiali (lenti oftalmiche, lenti a contatto, ingranditori,
i.o.l. ecc.) influenzano la percezione della visione.
Come si possa far si che il comportamento fisico chimico
di questi sia utilizzabile in modo tale che il processo
percettivo visivo venga opportunamente modulato in
funzione delle necessità degli individui.
Cosa studia l’Ottica Visuale?
Le applicazioni delle conoscenze della fisica, che si
occupano della propagazione della luce, all’occhio
umano.
Come è strutturato ed organizzato il sistema visivo.
Come una certa banda di radiazioni elettromagnetiche
possa scatenare il processo della visione.
Le implicazioni dei disordini di questo processo su una
corretta elaborazione delle informazioni prodotte dagli
occhi ed elaborate dal cervello.
Quindi l’Ottica Visuale si occupa:
Delle ametropie (difetti, meglio detti vizi di rifrazione
dell’occhio).
Dei mezzi di correzione (loro effetto sull’occhio).
Dei sistemi ottici oculari che influenzano “attivamente” la
propagazione della luce nell’occhio: pupilla, cristallino e
loro fisiologia.
Dei sistemi otticamente “passivi”: film lacrimale, cornea,
umor acqueo, umor vitreo e loro fisiologia.
Delle aberrazioni ottiche (distorsioni ottiche che possono
avvenire durante la propagazione della luce attraverso i
diottri e nei mezzi ottici).
Degli strumenti e metodi di misurazione delle
componenti ottiche dell’occhio.
Degli effetti dei processi di sviluppo ed invecchiamento
degli occhi.
Dell’immagine retinica e ciò che ne influenza la sua
formazione, dimensione e qualità.
L’Ottica Visuale si occupa
Dei fenomeni di riflessione del fondo retinico e della sua
valutazione.
Delle caratteristiche di risposta dei recettori retinici
all’impulso luminoso.
Dei sistemi di simulazione del comportamento ottico
dell’occhio e della radiazione luminosa.
Dello studio comparato del processo visivo con altre
specie.
Degli effetti delle patologie che influenzano l’occhio e
delle possibilità di miglioramento visivo in presenza di
esse.
Degli effetti ottici conseguenti ad interventi chirurgici o
uso di farmaci.
Degli strumenti oftalmici, sistemi ingrandenti singoli o
accoppiati.
Degli effetti della visione binoculare.
Di luce ed ambiente.
L’importanza dell’Optometria nella
società di oggi
L’optometria riveste un ruolo importantissimo in una
realtà in cui l’attività visiva è dominante.
Gli esseri umani vivono sempre più attraverso le
informazioni visive, e meno con l’utilizzo della semplice
forza fisica.
Oggi il nostro cervello è continuamente bombardato da
input visivi.
Questa intensa attività richiede un’efficienza perfetta del
nostro sistema visivo, che spesso non può risolversi
soltanto con l’introduzione di ausilii ottici davanti agli
occhi, ma che, a volte, richiede anche l’utilizzo di una
serie di altri rimedi atti al ripristino di una perfetta
risposta visiva.
L’importanza dell’Optometrista
Il ruolo dell’Optometrista oggi è di grande
importanza.
Egli è il professionista che meglio può
fornire risposte adeguate ai vari problemi
legati alle disfunzioni visive non
patologiche.
L’importanza dell’ottica visuale
in Optometria
E’ fondamentale per l’Optometrista conoscere
Le disfunzioni visive ottiche e quelle legate alla
binocularità.
Le loro implicazioni sull’ efficienza visiva.
Gli effetti dei vari dispositivi ottici sull’occhio.
I metodi di correzione ottica e di ripristino
dell’efficienza visiva.
L’utilizzo dei vari dispositivi ottici e strumentali
utilizzati per l’indagine optometrica o meglio
definita analisi visiva.
Il programma di Ottica Visuale
Cenni storici
Il sistema ottico oculare: i mezzi ottici
dell’occhio, cenni anatomici finalizzati al corso,
parametri geometrici, proprietà ottiche.
Processo di emmetropizzazione. I concetti legati
a questo fenomeno saranno ripresi in più punti
del programma.
Il percorso della luce nell’occhio.
Occhi schematici.
Immagini di Purkinje.
Il programma di Ottica Visuale
Emmetropia ed Ametropia: introduzione ai
concetti di efficienza visiva ed all’ approccio
correttivo tradizionale e comportamentale,
esperienze cliniche. Si sottolineerà che la
correzione delle ametropie non è una mera
introduzione di lenti che correggono dal punto di
vista ottico-geometrico l’occhio, ma un modo per
modificare opportunamente il processo della
percezione visiva. La correzione ottica dei
disturbi visivi (a volte solo parziale o non sempre
necessaria) rappresenta solo una delle tante
possibili soluzioni che l’optometria può offrire per
il recupero di una buona efficienza visiva.
Il programma di Ottica Visuale
Le Ametropie sferiche ed astigmatiche.
Correzione delle ametropie: concetti sull’utilizzo
delle lenti per modificare il cammino ottico e
ripristinare una buona efficienza visiva.
Cenni sulla grandezza della immagini retiniche
nell’occhio normale (emmetrope), affetto da vizi
di rifrazione (ametropie), corretto con lenti,
differenza delle immagini retiniche (aniseiconia)
in caso di differenze di ametropie tra un occhio e
l’altro (anisometropia).
Il programma di Ottica Visuale
Acuità visiva: angolo visuale, sensibilità al contrasto, ottotipi ecc.
Aberrazioni dell’occhio ed indotte da lenti correttive.
Motilità oculare (cenni finalizzati al corso): muscoli oculomotori,
loro azione sul bulbo oculare, indagine clinica.
Binocularità e suoi squilibri: ortoforia, eteroforie, tropie
(strabismi).
Aree percettive spaziali: punti retinici coniugati, oroptero, area di
Panum, diplopia fisiologica, cenni sull’utilizzo clinico della
diplopia fisiologica a fini diagnostici e riabilitativi.
Stereopsi (percezione spaziale tridimensionale).
Implicazioni dell’alterazione della motilità oculare sull’efficienza
visiva.
Prismi: effetti prismatici indotti da lenti decentrate e prismi,
implicazioni sugli equilibri binoculari, utilizzo a scopo diagnostico
e correttivo. Cenni su indicazioni e controindicazioni del loro
utilizzo.
Percezione dei colori.
Come si può definire l’occhio
umano?
Come una macchina fotografica?
Come una cinepresa?
Come una telecamera?
Niente di tutto questo
Gli occhi sono delle estroflessioni del
cervello. Ne sono parte integrante.
Ricordate che quando mettete una lente
davanti agli occhi di una persona, non
state aggiustando un obiettivo mal
funzionante, ma state agendo sulla
percezione del mondo che circonda
questo individuo.
Cos’è la visione
La visione è la derivazione di significato e
la direzione dell’azione, come risultante
dell’elaborazione delle informazioni
scatenate da una certa banda di radiazioni
elettromagnetiche che colpisce la retina.
La storia in breve:
i Greci
I primi ad interessarsi dei fenomeni ottici furono i Greci ed i Cinesi.
In Grecia si attribuiva al cristallino un’importanza primaria nel
processo visivo.
Nell’antichità si pensava che i raggi che colpivano gli oggetti
provenissero dagli occhi stessi.
Essi elaborarono già il concetto di una velocità altissima della
propagazione di questi raggi.
Già Democrito 350 anni prima di Cristo presuppone che dagli
oggetti si stacchino elementi che entrano negli occhi.
Aristotele poco dopo intuisce l’importanza della retina nel produrre
le sensazioni visive.
Euclide (367-283 a.c.) produce un trattato di ottica.
All’inizio del’era Cristiana, si incomincia ad affermare che è il nervo
ottico a portare “un fluido” al cervello.
gli Arabi
Durante la fine del primo millennio dopo Cristo le
teorie sulla visione incominciano ad assumere
della caratteristiche ancora più verosimili.
Sono gli oggetti ad emanare piccoli elementi che
viaggiando in modo rettilineo entrano dalla
pupilla ed arrivano sulla retina.
Si iniziano a comprendere i processi di
riflessione e rifrazione e capovolgimento delle
immagini retiniche.
il Medio Evo
La cultura scientifica nel Medio Evo era appannaggio dei
religiosi e quindi legata e condizionata all’esaltazione del
mondo come creato. Alcune evidenze scientifiche non
venivano interpretate come tali se contraddicevano la
fede e la superiorità divina.
Ciò limitò ma non impedì a molti religiosi di produrre
scoperte ed esperimenti scientifici che arricchirono
moltissimo il bagaglio delle conoscenze umane.
Un frate, Eugenio Bacone (1214-1294), in un suo trattato
afferma che l’uso di lenti può essere utile a migliorare la
vista.
A Firenze nascono gli occhiali ed essi sono
commissionati da molti nobili in tutta Europa.
il Rinascimento
Leonardo Da Vinci (1452-1519) perfeziona la
lavorazione di lenti, ed immagina la prima lente a
contatto.
Non dimentichiamo che uno delle più importanti scoperte
che aprirono le menti umane al Rinascimento ed
all’approccio scientifico moderno fu un sistema ottico, il
cannocchiale di Galileo Galilei (1564-1642).
Grazie ad esso la centralità della Terra nel creato fu
messa in discussione.
Il cannocchiale di Galileo pian piano scardinò la teoria
Tolemaica del Geocentrismo e riabilitò quella
Eliocentrica di Copernico.
L’avvento del metodo scientifico
Keplero (1564-1642) scopre i meccanismi
di formazione dell’immagine retinica.
Snell (1580-1626) sperimenta la legge
della rifrazione.
Cartesio nel 1637 pubblica Dioptrique
dove viene enunciata la legge della
rifrazione poi confermata da Pierre de
Fermat suo contemporaneo.
Gli occhi schematici
Attraverso la simulazione geometrica dell’occhio gli
scienziati del passato cercavano di scoprirne i meccanismi
ottici che consentono la visione.
Christian Huygens (1629-1695) costruisce il primo occhio
schematico.
Thomas Young (1773-1829), oltre ad aver scoperto la
natura ondulatoria della luce, fornisce i primi dati medi sui
parametri di curvatura e indici di rifrazione dell’occhio.
Moser (1844): primo occhio schematico teorico.
Johann Benedict Listing produce due modelli di occhio
schematico.
Tra il 1920 ed il 1952, Tscherning, Gullstrand, Le Grand
ed Emsley producono vari modelli sempre più realistici di
occhi schematici.
Bennet e Rabbetts nel 1988 perfezionano ulteriormente i
modelli precedenti riformulandone le dimensioni in base a
valutazioni statistiche più ampie.
Il fondatore dell’Ottica Visuale
Molti però considerano Hermann von Helmholtz
(1821-1894) il padre dell’ottica visuale moderna.
Egli detta le basi scientifiche dell’ottica oculare e
della compensazione dei vizi di rifrazione.
Inventa l’oftalmometro e l’oftalmoscopio.
Studia la percezione dei colori, teoria di YoungHelmholtz sull’azione combinata di tre tipi di
recettori retinici.
Altri illustri
Hermann Snellen (1834-1908), elabora il
primo ottotipo per la misurazione
dell’acutezza visiva (visus)
Franciscus Donders, lascia un patrimonio
scientifico notevole sui processi di
focalizzazione (accomodazione) e refrattivi
dell’occhio.
Skeffington
il padre della moderna optometria
Nel 1928 A.M. Skeffington e E.B. Alexander fondano
l’O.E.P. (Optometric Extension Program Foundation)
iniziando l’approccio optometrico comportamentale.
Skeffington elabora la teoria di visione come funzione
appresa e di visione come output.
Struttura un protocollo standard di esame optometrico, i
così detti 21 punti O.E.P.
Egli analizza i conflitti che inducono processi di
deterioramento del sistema visivo, a causa delle attività,
che lui definisce biologicamente inaccettabili e
socialmente compulsive, a cui si è sottoposti nell’era
moderna.
Evidenzia l’utilità delle lenti convergenti per il
miglioramento della performance visiva nelle attività visive
prossimali e ne elabora un protocollo di prescrizione.
La visione come processo emergente dai
quattro cerchi di Skeffington
Il modello di visione di Skeffington
La visione emerge come esperienza da quattro aree che lui disegna
come cerchi.
A = processo di centratura (dov’è?).
C = processo di identificazione (chi è?, cos’è?).
B = processo di antigravità (chi sono?, dove sono?).
D = processo uditivo verbale (creazione di modelli mentali basati
sull’esperienza e ben organizzati immediatamente disponibili).
E = visione emergente dalla totalità degli altri processi.
Il presente dell’Ottica Visuale in
Italia
Oggi l’insegnamento dell’ Optometria è
pianificato ed approfondito a livello
universitario. Le nozioni di ottica visuale
sono integrate con le conoscenze di tutta
la cultura optometrica, attraverso i corsi di
formazione, la possibilità di accedere
facilmente a materiale informativo ed a
corsi di approfondimento.
Il futuro dell’Optometria
L’auspicio è che questa materia, che riveste
un ruolo così importante nella società,
possa avere il giusto riconoscimento che merita.
Il futuro sarà quello di professionisti altamente qualificati
e di ricercatori, aperti al dialogo con altre professioni, con
le quali interagire per il bene degli utenti.
Il sistema visivo va considerato non come un
compartimento stagno, ma come intimamente
integrato con tutto l’organismo.
Per la comprensione del processo
visivo occorre conoscere:
La natura e tipologia della radiazione in
grado di produrre stimoli visivi;
Come si svolge il processo refrattivo e
neurologico prodotto dalla radiazione
ottica.
I tre momenti del processo visivo
1- Gli occhi raccolgono le radiazioni
elettromagnetiche focalizzandole sulla
retina.
2- Alcune di queste (solo una certa banda)
scatenano un impulso nervoso che
attraverso le vie di trasmissione viene
inviato al cervello.
3- Il cervello diffonde opportunamente il
messaggio, lo elabora, decide e produce
la risposta.
