IL SISTEMA VISIVO

IL SISTEMA VISIVO
SISTEMA VISIVO
• OCCHIO
cattura la luce e la converte in segnali nervosi
• VIE VISIVE
trasmettono i segnali dall’occhio al cervello
• AREE VISIVE DEL CERVELLO
interpretano i segnali
OCCHIO
• Sclera
• Coroide
• Retina
SCLERA
• Strato più esterno
• Fibre strettamente intrecciate
notevole robustezza
pressione interna dell’occhio doppia
rispetto a quella esterna
SCLERA
• Bianca
• Diversamente che nelle altre specie, è ben
visibile nell’occhio umano
mette in risalto la parte colorata (iride)
SCLERA
• Caso unico tra i
primati
• Poco esposta e
dello stesso
colore della pelle
che circonda gli
occhi
SCLERA
• Negli altri primati, mettere in mostra la
direzione dello sguardo non è
vantaggioso
il contatto oculare diretto è un segnale di
sfida e può scatenare reazioni
aggressive
SCLERA
• Negli esseri umani, il contatto oculare
favorisce comunicazione e
cooperazione
la forma ed il colore dell’occhio mettono
in risalto la direzione dello sguardo
DIREZIONE DELLO SGUARDO
Contatto oculare con
individuo attraente
+
Contatto oculare con
individuo non attraente
–
Attività nelle aree cerebrali associate
alle aspettative di ricompensa
CORNEA
• Nella parte anteriore dell’occhio, la sclera
diventa trasparente e prende il nome di
cornea
CORNEA
• Densità diversa rispetto a quella dell’aria
i raggi luminosi che la colpiscono
subiscono una rifrazione
messa a fuoco
COROIDE
• Strato intermedio
• Fitta rete di vasi sanguigni
ossigenazione e nutrimento
COROIDE
• Grande quantità di pigmenti quasi neri
assorbe la luce che la colpisce
eliminando i riverberi all’interno
dell’occhio e migliorando la qualità
dell’immagine (come nelle macchine
fotografiche)
RETINA
• Strato interno
• Sensibile alla luce
funzione visiva
OCCHIO
UMORE ACQUEO
• Soluzione salina
diluita
• Forma dell’occhio
• Ossigeno e
nutrimento alle
strutture circostanti
• Eliminazione dei
prodotti di scarto
UMORE VITREO
• Fluido di consistenza
gelatinosa
• Forma dell’occhio
IRIDE
• Parte colorata degli occhi
• Membrana muscolare
con funzione di
diaframma
• Azzurro
diffonde soprattutto le
lunghezze d’onda minori
(blu)
COLORE DELL’IRIDE
• Pigmento che assorbe
varie lunghezze d’onda
Melanina
TESSITURA DELL’IRIDE
• Irregolare e casuale
• Unica per ogni individuo
Identificazione
PUPILLA
• Apertura centrale dell’iride
• Diametro variabile
2 mm (molta luce)
8 mm (poca luce)
PUPILLA
• La quantità di luce che entra nell’occhio è
direttamente proporzionale all’area della pupilla
FUNZIONE DELLA PUPILLA
NON Modulare la quantità di luce in ingresso
MA
Migliorare la messa a fuoco
restringendosi quando l’illuminazione è
sufficiente
PUPILLA PICCOLA
• Aumenta la profondità di campo
il numero di oggetti posti a distanze
diverse che risultano a fuoco
PUPILLA GRANDE
• Minore capacità di discriminare i dettagli
compensata dalla migliore sensibilità
ingresso di una maggiore quantità di luce
nell’occhio
DIMENSIONI DELLA PUPILLA
Variabili di tipo cognitivo ed emotivo
•
•
•
•
Concentrazione
Interesse
Attrazione
Repulsione
UOMINI
DONNE
PUPILLE DILATATE
• Più attraenti
• Indice di interesse
CRISTALLINO
• Lente situata dietro la pupilla
• Devia i raggi luminosi
convergere sulla retina
MUSCOLO CILIARE
• Modifica la curvatura del cristallino
determinando in che misura i raggi
luminosi sono deviati
e dunque se sono messi a fuoco gli
oggetti vicini o quelli lontani
(accomodazione)
ACCOMODAZIONE
• Muscolo ciliare rilassato
cristallino piatto
oggetti lontani
ACCOMODAZIONE
• Muscolo ciliare contratto
cristallino più sferico
oggetti vicini
DIFETTI DI RIFRAZIONE
IPERMETROPIA
• Insufficiente
lunghezza del bulbo
oculare o insufficiente
curvatura della cornea
• Immagini messe a
fuoco dietro la retina
• Oggetti lontani più
nitidi di quelli vicini
• Lenti convergenti
DIFETTI DI RIFRAZIONE
PRESBIOPIA
• Perdita di elasticità
del cristallino
• Immagini messe a
fuoco dietro la retina
• Oggetti lontani più
nitidi di quelli vicini
• Lenti convergenti
DIFETTI DI RIFRAZIONE
MIOPIA
• Eccessiva lunghezza
del bulbo oculare o
eccessiva curvatura
della cornea
• Immagini messe a
fuoco davanti alla
retina
• Oggetti vicini più nitidi
di quelli lontani
• Lenti divergenti
MIOPIA
• Il meccanismo dell’accomodazione si è
evoluto in un periodo in cui venivano
osservati a lungo soprattutto oggetti posti
a grandi distanze
• Muscoli ciliari rilassati per la maggior
parte del tempo
MIOPIA
• Alta incidenza dovuta al continuo sforzo
di accomodazione tipico della cultura
contemporanea
più frequente in chi svolge occupazioni
che richiedono molto lavoro da vicino
MIOPIA
Marinai dei sommergibili
MIOPIA
Microscopisti
MIOPIA
Studenti
CRISTALLINO
• Unico organo che cresce
ininterrottamente per tutta la vita
• Gli strati più interni sono i più vecchi e
perdono progressivamente elasticità
diminuisce la capacità di mettere a
fuoco gli oggetti vicini
CRISTALLINO
• Unico tessuto trasparente
• Circa 1000 strati di cellule viventi
completamente trasparenti
CRISTALLINO
• Trasparenza
programma di autodistruzione cellulare
che viene interrotto poco prima del
completamento
cellule vive ma vuote, in grado di far
passare la luce
CRISTALLINO
• Programma di autodistruzione
distruzione dei nuclei e dei programmi
genetici in essi contenuti
le cellule danneggiate non possono
rigenerarsi o ripararsi, ma devono
durare per tutta la vita
CRISTALLINO
• Mancanza di meccanismi di riparazione
vulnerabile a vari stress
severa disidratazione, esposizione
prolungata alla luce ultravioletta
cataratta
RETINA
• Superficie interna
• Fitto intreccio di vasi sanguigni
RETINA
• Strati
RETINA
• Fotorecettori
cellule sensibili alla
luce
convertono i segnali
luminosi in segnali
elettrici
RETINA
• Cellule bipolari
raccolgono i segnali
provenienti dai
recettori
li trasmettono alle
cellule gangliari
RETINA
• Cellule gangliari
con i loro assoni
costituiscono le fibre
del nervo ottico
RETINA
• Connessioni
orizzontali tra aree
anche distanti della
retina
cellule orizzontali e
cellule amacrine
RETINA
• Fotorecettori posti in
fondo alla retina nei
vertebrati
per raggiungerli la
luce deve prima
attraversare tutti gli
altri strati
LUCE
RETINA
• La retina è
abbastanza sottile e
le cellule che la
compongono
talmente trasparenti
gran parte della luce
riesce a raggiungere
i recettori
LUCE
RETINA
• Particolare struttura
assoni delle cellule gangliari
raccolti in un fascio (nervo ottico)
attraversano, perforandolo, lo strato dei fotorecettori
macchia cieca (o disco ottico o papilla ottica) nel
campo visivo
MACCHIA CIECA
• Assenza di recettori
la luce che la colpisce
non viene percepita
• Meccanismi di
compensazione
informazioni dalle aree
retiniche circostanti e
informazioni dall’altro
occhio
VASI SANGUIGNI
• Creano ombre lunghe, sottili e ramificate
• Si spostano insieme all’occhio
le loro ombre cadono sempre sugli stessi
punti della retina e diventano invisibili
tutto ciò che rimane immobile sulla retina
scompare in pochi secondi
RETINA
• Struttura
appoggiata, ma non
saldamente ancorata,
sulla coroide
malattie, traumi,
tumori
distacco della retina
NO
FOVEA
• In corrispondenza del fuoco del cristallino
• Immagine dell’oggetto fissato
FOVEA
• Retina particolarmente sottile
le cellule di connessione che raccolgono i
segnali provenienti dai recettori di questa
zona sono spostate lateralmente
circondano la fovea, anziché ricoprirla
FOTORECETTORI
CONI
BASTONCELLI
CONI
• Visione in condizioni di elevata
illuminazione
• Colori e dettagli
BASTONCELLI
• Visione in
condizioni di
scarsa
illuminazione
• Sensibili a livelli
molto bassi di
luminosità
FOTORECETTORI
Differenze funzionali tra coni e
bastoncelli
• Studi clinici
• Studi comparativi
STUDI CLINICI
ASSENZA DEI CONI
• Visione normale solo con
luce fioca
• Normali livelli di
luminosità
dolore
• Discriminazione dei
dettagli scarsa
• Visione dei colori
assente
ASSENZA DEI
BASTONCELLI
• Debole illuminazione
pazienti praticamente
ciechi
X
X
STUDI COMPARATIVI
• Esseri umani, cani, gatti, ratti, scimmie
sia coni che bastoncelli
STUDI COMPARATIVI
• Animali attivi di giorno
soltanto coni
STUDI COMPARATIVI
• Animali attivi di notte
soltanto bastoncelli
FOTORECETTORI
CONI
• 7 milioni
• Particolarmente
numerosi nella fovea
• Diminuiscono
allontanandosi da
essa
FOTORECETTORI
BASTONCELLI
• 120 milioni
• Aumentano
allontanandosi dalla
fovea
TERZO FOTORECETTORE
• Classe speciale di cellule gangliari
• Sensibili al livello globale di luce
costrizione della pupilla e regolazione dei
ritmi circadiani
pazienti con coni e bastoncelli degenerati,
inconsapevoli degli stimoli luminosi
COME FUNZIONANO
• Pigmento visivo
molecola composta di due parti
si separano quando sono colpite dalla luce
energia
segnale elettrico
RIGENERAZIONE
• 10 minuti per i coni
• 30 minuti per i bastoncelli
adattamento al buio
SENSIBILITÀ DEI PIGMENTI
BASTONCELLI
• 500 nm (blu-verde)
SENSIBILITÀ DEI PIGMENTI
CONI
• 550 nm (giallo-verde)
giubbotti di
salvataggio e
uniformi di chi lavora
sul ciglio della strada
IMMAGINI
• Occhio
camera oscura
INFORMAZIONE VISIVA
• Stimolazione dei fotorecettori
segnali nervosi
cellule gangliari
nervo ottico
cervello
VIE VISIVE
• Emiretine nasali (rosso)
chiasma ottico
corpo genicolato laterale
corteccia cerebrale
Occhio
emisfero controlaterale
VIE VISIVE
• Emiretine temporali (blu)
corpo genicolato laterale
corteccia cerebrale
Occhio
emisfero ipsilaterale
LESIONE
GIOVANE?
BELLO?
SESSO?
FELICE?
GIOVANE
BELLO
SESSO
FELICE
CORTECCIA VISIVA
• Centinaia di milioni di cellule disposte in 6 strati
• Lobo occipitale
CORTECCIA VISIVA
• Regioni della retina rappresentate
ordinatamente in precise regioni della
corteccia
RETINOTOPIA
• Distruzione di una specifica regione
corticale
cecità limitata ad una certa area del
campo visivo
MAGNIFICAZIONE
• Rappresentazione distorta
una vastissima porzione della corteccia
(circa 2/3) dedicata all’elaborazione delle
informazioni provenienti dalla fovea
MAGNIFICAZIONE
CORTECCIA VISIVA PRIMARIA
• Striata, area 17, V1
• Riceve direttamente i
segnali provenienti
dal corpo genicolato
laterale
• Trasmette le
informazioni ad altre
aree corticali
CORTECCIA VISIVA PRIMARIA
• Combina le informazioni provenienti dai
due occhi
• Estrae le informazioni relative a
caratteristiche semplici
orientamento dello stimolo e direzione
del movimento
DUE VIE
VIA VENTRALE
• Più recente
• Primati
VIA DORSALE
• Più antica
• Mammiferi
• Colore, dettagli
• Figura/sfondo, posizione,
profondità, movimento
• Sensibile al contrasto,
veloce
• Cosa?
• Percezione (visione conscia)
• Dove?
• Azione (visione inconscia)
• Oggetti
ALTRE AREE VISIVE
• Meno conosciute
• Colore, profondità, movimento
• Integrazione delle informazioni dalle
diverse aree?
ACROMATOPSIA
CEREBRALE
• Perdita completa della percezione del colore
• Assenza del ricordo dei colori percepiti
precedentemente alla lesione
ACROMATOPSIA
CEREBRALE
• Danno in un solo emisfero
• Emiacromatopsia
ACINETOPSIA
• Incapacità di percepire il movimento
ACINETOPSIA