Anatomía funcional: bastones y conos
La capa fotosensible de la retina es irregular y consta de dos tipos de células, cada una con funciones específicas.
Los bastones se localizan predominantemente en la periferia. Su número es enorme, alrededor de 130 millones. La función principal de estas células es proporcionar visión escotópica (crepuscular o nocturna). Los bastones no distinguen colores y reaccionan exclusivamente a estímulos en blanco y negro; sin embargo, poseen una fotosensibilidad muy alta y forman un campo visual amplio.
Los conos, por el contrario, están agrupados densamente en la zona central de la retina, en el área de la fóvea. Son los que hacen posible la visión en color. Debido a su patrón especial de conexión con las neuronas siguientes, los conos garantizan la máxima agudeza visual y nitidez en la percepción, aunque requieren una luz más brillante para su estimulación.
Bioquímica de la percepción visual
La conversión de la luz en un impulso nervioso es una cascada bioquímica compleja. Todo comienza cuando el fotorreceptor absorbe un cuanto de luz.
- Isomerización: la molécula de 11-cis-retinal (la porción cromófora del pigmento) cambia su estructura espacial y se convierte en trans-retinal.
- Cambio proteico: los reordenamientos conformacionales de la opsina provocan la decoloración de la rodopsina y la formación de un producto activo, el metarrodopsina II.
- Acción de la proteína G: la metarrodopsina II se une a una proteína G específica de la retina, la transducina. Como resultado, la transducina se activa al intercambiar difosfato de guanosina (GDP) unido por trifosfato de guanosina (GTP).
- Activación enzimática: la transducina excitada desencadena la actividad de la fosfodiesterasa.
- Disminución del nivel de GMPc: la fosfodiesterasa hidroliza activamente el monofosfato de guanosina cíclico (GMPc). La concentración de GMPc libre en el citoplasma del segmento externo de la célula disminuye drásticamente.
Corriente en oscuridad y generación de potencial
La actividad eléctrica de los fotorreceptores es paradójica: están activos en la oscuridad y se «inhiben» con la luz.
En condiciones de ausencia total de luz, los canales iónicos en la membrana del segmento externo permanecen abiertos. A través de ellos, los iones $Na^+$ y $Ca^{2+}$ entran constantemente al interior de la célula. Este proceso se denomina corriente en oscuridad. En este estado, el fotorreceptor libera el neurotransmisor inhibidor glutamato en la hendidura sináptica.
Tan pronto como la luz desencadena la cascada bioquímica y la concentración de GMPc disminuye, los canales de sodio-calcio se cierran. Se detiene la entrada de iones cargados positivamente, lo que provoca la hiperpolarización de la membrana celular. Este es el potencial de receptor. Como resultado de la hiperpolarización, la liberación de glutamato desde las terminales presinápticas disminuye, lo que a su vez altera la polarización de las membranas de las células bipolares y ganglionares.
Células ganglionares y análisis de imágenes
Las señales de los fotorreceptores se transmiten a través de las células bipolares a las neuronas ganglionares, cuyos axones forman el nervio óptico y se dirigen al cuerpo geniculado lateral. Las células ganglionares actúan como detectores: son capaces de destacar el movimiento, ángulos, arcos, líneas rectas, bordes de objetos y colores.
Se distinguen dos sistemas principales de células ganglionares:
- Células P (parvocelulares): neuronas pequeñas con una velocidad de conducción baja y un tipo de respuesta tónica. Son esenciales para el reconocimiento de detalles finos y la visión en color (su actividad depende de la longitud de onda).
- Células M (magno celulares): neuronas grandes que producen una respuesta rápida a estímulos complejos. No perciben el color, pero poseen una sensibilidad a la luminosidad mucho mayor que las células P.
Además, en la retina se organizan campos receptivos complejos con antagonismo entre centro y periferia. Por ejemplo, en el sistema rojo-verde, la estimulación del centro del campo con luz roja excita a la neurona, mientras que la exposición de la periferia a la luz verde la inhibe.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué tipos de conos existen en los humanos y qué pigmentos contienen?
En los humanos existen conos azules, verdes y rojos, que contienen los pigmentos visuales yodopsina, eritrolaba y clorolaba.
- Conos azules: tienen un máximo de absorción de luz a 420 nm.
- Conos verdes: tienen un máximo de absorción de luz a 551 nm.
- Conos rojos: tienen un máximo de absorción de luz a 558 nm.
Cada par de conos se activa mediante colores opuestos (rojo-verde, violeta-amarillo, anaranjado-azul). Los pigmentos constan de retinal y la glicoproteína opsina.
¿De dónde proviene el 11-cis-retinal y qué vitamina se necesita para su síntesis?
El 11-cis-retinal es la porción cromófora de la rodopsina y es un aldehído de la vitamina A.
- La vitamina A (retinol) es la fuente para la síntesis de retinal.
- El retinal es la forma oxidada del retinol (vitamina A).
- La vitamina A es necesaria para la síntesis del pigmento visual rodopsina, que proporciona la visión nocturna (crepuscular).
La deficiencia de vitamina A provoca el desarrollo de «ceguera nocturna» (hemeralopía), que dificulta la visión durante el crepúsculo.
Para una memorización rápida de las funciones: «Bastones - Periferia - Penumbra» (visión escotópica en los bordes del campo), «Conos - Color - Concentración» (visión en color, concentrada en el centro de la retina).
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué es la corriente en oscuridad en la retina?
Es la entrada constante de iones de sodio y calcio en el segmento externo del fotorreceptor en la oscuridad a través de canales iónicos abiertos.
¿Cuál es el papel de la transducina en la fotorrecepción?
La transducina es una proteína G que se activa por la metarrodopsina II en presencia de luz. Activa la enzima fosfodiesterasa, lo que provoca la degradación del GMPc.
¿Cuál es la diferencia principal entre las células P y las células M?
Las células P proporcionan visión en color y la discriminación de detalles finos (respuesta tónica), mientras que las células M son más sensibles al brillo de la luz y producen una respuesta rápida a estímulos complejos, pero no distinguen colores.
Qué más repasar sobre el tema
- El principio de convergencia neuronal en diferentes zonas de la retina
- Conexiones entre fotorreceptores, células bipolares y células ganglionares
- Antagonismo de centro y periferia en los campos receptivos (centros on/off)
- Sistema de percepción del color amarillo-violeta
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