Olho


Danos ao olho por olhar diretamente ao Sol

olho

Esta imagem mostra o dano causado à retina de um jovem na Inglaterra, tornando-o cego deste olho (sensibilidade=20/400), sem qualquer dor! A visão normal é especificada como 20/20=1, e o limite de cegueira é 20/200. A nomenclatura vem de 20 pés=6 m, a distância nominal para que se enxergue o quadro normal de um teste de visão. 20/200, por exemplo, significa que a pessoa enxerga, a 20 pés, o que uma pessoa normal enxerga a 400 pés. A parte brilhante da foto é o disco ótico. A área escura, neste caso, é a mácula, que na prática tem o tamanho da letra “O” bem no meio da retina, 3mm. É uma área rica em cones, que são células especialmente capazes de detectar detalhes e cores. Bastonetes, em contrates, são células capazes de detectar luz fraca e estão concentrados na periferia da retina. Por esta diferença, a capacidade de detectar luz fraca e periférica pode ficar intacta com a mácula queimada pela luz solar. Exposiçõs mais longas que 15 segundos à luz solar já queimam parte da mácula. Note que este dano é muito maior se utiliza-se um binóculo ou telescópio para olhar o Sol, aumentando o fluxo. Nunca deve se olhar diretamente para Sol, nem a olho nu e muito menos com qualquer equipamento de aumento.

Partes do olho humano.
Partes do olho humano.

A luz atravessa primeiramente a córnea, uma película transparente que protege o olho, depois a íris, que regula a quantidade de luz recebida por meio de uma abertura chamada pupila. A luz atravessa então o cristalino (lente biconvexa) onde cerca de 8% é absorvida. Comprimentos de onda menores são mais absorvidos; tanto radiação infravermelha quanto ultravioleta são intensamente absorvidas por proteínas nas estrutura do cristalino e, quando excessivas, podem danificar o olho. O cristalino é uma lente com raio de curvatura variável, graças aos músculos ciliares. No cristalino a luz é focada sobre a retina, onde é transformada em impulsos eletroquímicos para serem decodificados pelo cérebro.

cones e bastonetesA retina tem aproximadamente 0,5 mm de espessura. Ela é revestida de um pigmento preto, a melanina, para reduzir a reflexão da luz.

Os receptores da retina são de dois tipos:

  • cones, para a detecção de cores (6 a 7 milhões), a maioria na fóvea, e
  • bastonetes (75 a 150 milhões), para detecção mais sensível, em preto e branco.

Ao chegar nos receptores, a luz passa pelas partes externas das conexões nervosas que levam a informação ao cérebro antes de chegar nos sensores, rodopsina (púrpura vermelha) para os bastonetes e iodopsina (púrpura violácea) para os cones. Embora a sensibilidade dos cones sejam somente 1% da máxima dos bastonetes, os três tipos diferentes de cones combinam seus efeitos para produzir nossa visão de cor. Em baixos níveis de luz (visão noturna), somente os bastonetes são ativados pela radiação, e a visão é somente em branco e preto.

Os bastonetes têm máxima sensibilidade próximo de 5100Å, enquanto os cones próximo de 5500Å [Johannes Evangelist Purkinje (1787-1869)]. Esta diferença de sensibilidade espectral pode causar diferenças na estimativa de magnitude de duas estrelas, uma brilhante e uma fraca.

O diâmetro da pupila pode variar de 1,5 mm a 8,0 mm, sendo necessário cerca de 5 segundos para a pupila se contrair (miose) ao máximo e 300 segundos para se dilatar (midríase) ao máximo. Ao passar de um lugar iluminado para um escuro, o tempo de regeneração da rodopsina dos bastonetes é da ordem de meia hora. A rodopsina tem um peso molecular de cerca de 40 000 unidades de massa atômica, e perde fragmentos da ordem de 286 unidades de massa atômica, o retinaldeído, quando a luz incide sobre eles, e vagarosamente se regenera. A quebra da rodopsina causa uma mudança na permeabilidade da membrana da célula do receptor a íons de sódio e, portanto, uma diferença no potencial elétrico, que se propaga pelo nervo ótico ao cérebro. A fadiga ocular ao olhar fixadamente para uma fonte pequena ocorre por depleção do pigmento nas poucas células envolvidas, e pode ser reduzida desviando levemente o olhar para focar a imagem em outras células.

Aproximadamente 10 fótons são necessários para ativar cada bastonete, mas vários bastonetes precisam ser ativados para que um pulso seja enviado ao cérebro, num total de cerca de 200 fótons.

Incluindo a combinação de receptores diferentes, alterações na pigmentação e ajustes da abertura, o olho pode diferenciar iluminações da ordem de um fator 109 a 1010. A resposta à iluminação é logarítmica (lei de Weber-Fechner, Ernst Heinrich Weber (1795-1878) & Gustav Theodor Fechner (1801-1887)]. Esta é a razão pela qual a escala de magnitudes proposta por Hiparcos de Nicéa (c.190 a.C.-c.120 a.C.) é logarítmica. O limite de visibilidade normal do olho, magnitude=6, corresponde a cerca de 3×10-15 W, mas o envelhecimento normal leva uma pessoa de 60 anos a receber somente cerca de 30% da luz comparado com uma pessoa de 30 anos. As imagens formadas pelo olho são invertidas.

Após os 50 anos, o cristalino em geral perde sua elasticidade e, portanto, sua capacidade de mudar de forma, levando à presbiopia. A distância entre o cristalino e a retina permanece fixa em cerca de 20 mm, de modo que a distância focal do cristalino precisa se alterar para permitir a focalização, por exemplo, diminuir para objetos próximos.

À opacificação do cristalino chama-se catarata.

A rodopsina e a iodopsina são constituídas de vitamina A (11-cis-retinal) ligadas a moléculas de proteína (opsina para os bastonetes, fotopigmentos vermelho, verde e azul para os cones). A redução no organismo da quantidade de vitamina A pode levar à não formação da púrpura visual suficiente para a atividade da vista.

O poder de convergência de uma lente é dado em dioptrias (Di) e é definido como o inverso da distância focal. A córnea tem cerca de 43 dioptrias e o cristalino de 13 Di, para objetos distantes, a 26 Di para objetos próximos. Como o índice de refração do ar é n=1,0002 e da córnea 1,3376, os raios luminosos são bastante desviados pela córnea. Já na água (índice de refração n=1,33) a córnea tem seu poder de focalização reduzido.

O olho humano tem caminhos diferentes para a radiação de baixo comprimento de onda (azul) em relação à de longo (vermelho) [D. H. Kelly (1974) “Spatio-temporal frequency characteristics of color-vision mechanisms”, Journal of the Optical Society of America, 64, 983], resultando em menor resolução espacial para o azul (15′), enquanto que no vermelho chega a 4′ [G. S. Brindley (1954), “The summation areas of human colour-receptive mechanisms at increment threshold”, Journal of Physiology, 124, 400]. Mais recentemente, Joy Hirsch e Christiane A. Curcio, no artigo de 1989, “The Spatial Resolution of Human Fovael Retina”, Vision Research, 1989, 29(9), 1095, calculam a resolução dos cones do olho, a partir das medidas de seus tamanhos e distribuição, e concluem que é da ordem de 1′, mas as medidas listadas no artigo são entre 1 e 2′. No domínio temporal, a integração é da ordem de 100 ms (10 Hz) no azul e 30 μs (30 a 60 Hz) no vermelho, para altos níveis de radiação [J. Krauskopf & J. D. Mollon (1971) “The independence of the temporal integration properties of individual chromatic mechanism in the human eye”, Journal of Physiology, 219, 611].


FONTE: Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS

Créditos: Kepler de Souza Oliveira Filho / Maria de Fátima Oliveira Saraiva

© Os textos, gráficos e imagens desta página têm registro: ISBN 85-7025-540-3 (2000), ISBN 85-904457-1-2 (2004), ISBN 978-85-7861-187-3 (2013), e só podem ser copiados integralmente, incluindo o nome dos autores em cada página. Nenhum uso comercial deste material é permitido, sujeito às penalidades previstas em lei.
© Kepler de Souza Oliveira Filho & Maria de Fátima Oliveira Saraiva

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