Anatomia e Fisiologia dell'Occhio

Il nervo ottico acquisisce e trasmette l'immagine al sistema nervoso centrale, mentre l'oculomotore controlla i muscoli per il movimento dell'occhio.

Il globo oculare è situato all'interno del cranio, precisamente nell'orbita, e la sua parte esterna è rinforzata da un anello osseo.

La parete del globo oculare è composta da tre strati: sclera, coroide e retina.

Lo strato esterno, la sclera, è composto da tessuto connettivo e si fonde anteriormente con la cornea trasparente.

La coroide contiene vasi sanguigni, cellule pigmentate, il tappeto lucido e si fonde anteriormente con l'iride, che circonda la pupilla. Sotto l'iride si trova il corpo ciliare.

Il corpo ciliare è un anello di cellule muscolari lisce che controlla il cristallino tramite le fibre che lo sospendono.

La retina contiene cellule sensoriali della luce e cellule neuronali. Lo strato più esterno è composto da cellule epiteliali pigmentate.

L'iride contiene cellule muscolari lisce che formano il muscolo radiale e il muscolo circolare. Il muscolo radiale dilata la pupilla in risposta all'attività delle fibre nervose simpatiche, mentre il muscolo circolare la restringe in risposta alla stimolazione parasimpatica.

Il cristallino divide il globo oculare in porzione posteriore con l'umor vitreo e porzione anteriore con l'umor acqueo.

L'umor acqueo è prodotto dalla filtrazione del plasma attraverso le pareti capillari del corpo ciliare e scorre attraverso la pupilla fino allo spazio tra iride e cornea. Viene drenato nel sistema circolatorio attraverso il plesso venoso.

La lacrimazione ha una composizione diversa a causa di diverse variabili e contribuisce alla difesa immunitaria dell'occhio.

La cornea dei canidi è più protuberante rispetto a quella del gatto. La pupilla del gatto è quasi verticale.

La palpebra inferiore è sempre meno sviluppata rispetto alla superiore. La superficie d'appoggio dell'occhio è data dalla palpebra superiore.

La membrana nittitante, o terza palpebra, protegge l'occhio. È azionata dal muscolo retrattore.

I muscoli oculari esterni, sei muscoli striati, permettono la rotazione dell'occhio. Sono attaccati alla sclera e all'interno dell'orbita.

La cornea è responsabile della maggior parte del potere di rifrazione, mentre il cristallino cambia la sua forma.

L'accomodazione è la capacità del cristallino di cambiare la sua rifrazione per vedere a distanze diverse. La contrazione del corpo ciliare, controllata dalle fibre parasimpatiche, permette l'accomodazione.

Le cellule sensoriali della retina sono i bastoncelli e i coni. Si trovano nello strato più esterno, vicino alla coroide.

I bastoncelli sono responsabili della visione in condizioni di scarsa luce (visione scotopica). Non percepiscono i colori.

I coni sono responsabili della visione a colori e in condizioni di luce (visione fotopica).

Le cellule gangliari sono neuroni che si trovano nello strato interno della retina. I loro assoni formano il nervo ottico.

Le cellule bipolari collegano le cellule gangliari a quelle sensoriali, le cellule orizzontali collegano le cellule sensoriali tra loro e le cellule amacrine le cellule gangliari. Le sinapsi possono essere eccitatorie o inibitorie.

Il punto in cui il nervo ottico lascia l'occhio è privo di cellule sensoriali: il punto cieco. In questa zona passano anche i vasi sanguigni.

La fovea è la zona dove l'immagine viene messa a fuoco. La mancanza di cellule gangliari e bipolari crea una piccola depressione che permette la luce di raggiungere i coni.

I cavalli non hanno un disco ottico, ma un'area nastriforme che corrisponde alla proiezione dell'orizzonte sulla retina.

I bastoncelli e i coni sono composti da un segmento esterno e un segmento interno, uniti da un peduncolo. Il segmento esterno contiene il pigmento fotosensibile, mentre quello interno svolge la sinapsi con gli interneuroni.

La luce colpisce la retina e i fotoni vengono intrappolati dai fotopigmenti nei dischi membranosi del segmento esterno. Il pigmento dei bastoncelli è la rodopsina.

I diversi coni hanno propri fotopigmenti. I fotopigmenti sono formati da opsina, una proteina, + retinale. Il retinale, prodotto dalle cellule partendo dalla vitamina A, si lega all'opsina in una configurazione cis. Con l'assorbimento della luce, il retinale cambia configurazione in trans e si separa dall'opsina.

L'opsina cambia configurazione e le zone verso il citoplasma attivano la proteina-G chiamata trasducina. L'enzima fosfodiesterasi, attivato dalla trasducina, rompe le molecole del secondo messaggero, GMP ciclico.

Le membrane dei bastoncelli e dei coni hanno un'elevata presenza di canali Na+ che si aprono quando legati al GMP ciclico. Al buio, quando le cellule sensoriali non sono stimolate, il sodio entra nelle cellule depolarizzandole. Al buio, la corrente di ioni Na+ che entra nel segmento esterno, scorre attraverso il peduncolo e fuoriesce dalla membrana interna, causando una depolarizzazione del segmento interno che mantiene aperti i canali del calcio voltaggio-dipendenti, causando un continuo rilascio di neurotrasmettitori (glutammato).

La luce assorbita dal fotopigmento spezza il GMPc chiudendo i canali del sodio nel segmento esterno, interrompendo la corrente di sodio verso l'interno e rendendo il potenziale di membrana più negativo. I bastoncelli e i coni si iperpolarizzano e rilasciano meno neurotrasmettitori.

Un singolo fotone è sufficiente a chiudere diverse centinaia di canali del sodio nel segmento esterno di un bastoncello, impedendo a miliardi di ioni di entrare nella cellula.

Il colore di un oggetto dipende dalle lunghezze d'onda che vengono assorbite o riflesse.

Esistono tre tipi di coni, sensibili al blu, al verde e al rosso. La visione cromatica basata su tre tipi di coni è tricromatica, mentre quella basata su due è dicromatica, come nei mammiferi domestici.

Il fotopigmento spezzato dalla luce viene sintetizzato nuovamente da reazioni enzimatiche. Con luce molto forte le cellule sensoriali contengono poco fotopigmento intatto, si adattano e riducono la sensibilità alla luce attraverso variazioni del diametro pupillare.

L'adattamento al buio è più lento per i bastoncelli. I coni si adattano rapidamente al buio e raggiungono la massima sensibilità alla luce dopo 5 minuti, mentre i bastoncelli impiegano 20-30 minuti.

La visione binoculare (stereoscopica) permette la percezione della profondità. Gli animali con visione monoculare muovono gli occhi in modo indipendente.

Il movimento oculare può essere rapido o lento. I movimenti saccadici sono rapidi e improvvisi e servono per muovere gli occhi velocemente. Le lenti consentono di tenere a fuoco gli oggetti in movimento quando la testa è ferma o gli oggetti fermi quando l'animale si muove.

Il riflesso vestibolo-oculare mantiene stabile l'immagine sulla retina durante le rapide rotazioni della testa. I muscoli oculari si muovono in modo opposto al movimento della testa.

Il riflesso optocinetico stabilizza l'immagine sulla retina durante i movimenti lenti della testa, basandosi sul movimento dell'immagine sulla retina. Si alternano movimenti lenti e movimenti saccadici correttivi, formando il nistagmo.

Gli assoni delle cellule gangliari della retina formano il nervo ottico che trasporta i segnali visivi al cervello. Nel chiasma ottico, alcuni assoni provenienti da un occhio passano al lato opposto del cervello.

Le fibre nervose che vanno al lato destro del cervello portano informazioni da zone di entrambe le retine che visualizzano l'ambiente a sinistra. Le informazioni dal lato destro di entrambi gli occhi vengono elaborate dal lato sinistro del cervello e viceversa.

Alcune fibre nervose si proiettano a nuclei del mesencefalo che controllano il movimento degli occhi e i riflessi che regolano il diametro pupillare e la messa a fuoco.

Le informazioni vengono portate al cervello dagli assoni delle cellule sensoriali bipolari che formano il nervo ottico. Ogni cellula gangliare ha un campo recettivo che genera impulsi anche al buio.

Una cellula gangliare fornisce informazioni quando c'è una differenza di illuminazione tra la porzione centrale e la periferica del campo recettivo. Non trasportano informazioni sulla reale intensità luminosa dell'immagine.

Le cellule della corteccia visiva reagiscono a diversi tipi di contrasto e sono insensibili all'illuminazione diffusa della retina.

I singoli neuroni della corteccia visiva si attivano solo per un contrasto specifico, che dipende dalle connessioni sinaptiche tra i neuroni. Le risposte delle cellule corticali semplici si basano sulle connessioni con i neuroni del talamo. Le cellule corticali complesse hanno campi recettivi più complessi e ricevono stimoli da diverse cellule corticali semplici.

Il trasferimento dell'immagine dalla retina al cervello non avviene come punto per punto di intensità luminosa, ma solo di alcune caratteristiche dell'immagine, come il contrasto. Il cervello esegue l'interpretazione dell'immagine sulla base di questi