Ojo: definición, anatomía y funcionamiento del órgano de la visión
Descubre la anatomía, funcionamiento y curiosidades del ojo: cómo vemos, células, lentes naturales, visión en animales y problemas comunes. Guía completa y didáctica.
El ojo es un órgano redondo destinado a percibir la luz para que los organismos puedan ver. Es la primera parte del sistema visual. Alrededor del 97% de los animales tienen ojos. Los ojos con resolución de imágenes están presentes en cnidarios, moluscos, vertebrados, anélidos y artrópodos.
Anatomía básica
En los ojos de los vertebrados (como en los humanos) pueden distinguirse varias estructuras principales:
- Córnea: la capa transparente frontal que ayuda a enfocar la luz.
- Iris y pupila: el iris regula el diámetro de la pupila para controlar la cantidad de luz que entra.
- Cristalino: la lente interna que, mediante cambios de forma, ajusta el enfoque (acomodación).
- Cámara anterior y humor vítreo: líquidos y geles que mantienen la forma del ojo y permiten la transmisión de la luz.
- Retina: la capa interna fotosensible donde se forman las imágenes; contiene diferentes tipos de células receptoras.
- Nervio óptico: conduce las señales eléctricas desde la retina hasta el cerebro para su interpretación.
Fotorreceptores: bastones y conos
En los mamíferos, dos tipos de células, los bastones y los conos, permiten ver enviando señales a través del nervio óptico al cerebro. Los bastones son muy sensibles a la luz y permiten la visión en condiciones de poca iluminación (visión escotópica), pero no distinguen colores. Los conos trabajan mejor con luz brillante y son responsables de la visión del color y de la mayor precisión espacial (visión fotópica). En muchas especies de vertebrados hay tres tipos principales de conos (sensibles a diferentes longitudes de onda), lo que posibilita la visión tricromática; otras especies tienen dos, cuatro o más tipos, lo que cambia su percepción del color.
Funcionamiento
El cristalino de la parte frontal del ojo actúa como la lente de una cámara. La luz pasa por la córnea, atraviesa la pupila y el cristalino, que enfoca la imagen sobre la retina. La imagen que se forma en la retina está invertida; el cerebro la procesa y la interpreta corrigiendo la orientación y extrayendo información sobre forma, color, contraste y movimiento.
Los músculos del interior del ojo (y los músculos ciliares que actúan sobre el cristalino) pueden tirar de él para aplanarlo o permitir que se vuelva más redondo, proceso conocido como acomodación. A medida que algunas personas envejecen, pueden no ser tan capaces de hacer esto perfectamente, lo que reduce la capacidad de enfocar objetos cercanos (presbicia).
Variaciones entre especies
Al igual que las diferentes cámaras, los diferentes ojos tienen diferentes capacidades. Pueden variar en:
- Resolución espacial (capacidad de distinguir pequeños detalles).
- Sensibilidad a la luz (los animales nocturnos suelen ver mejor en la penumbra que los diurnos).
- Rango espectral: algunos animales pueden ver longitudes de onda que los humanos no perciben, por ejemplo luz ultravioleta o infrarroja.
- Diseño del ojo: ojos compuestos (típicos de muchos artrópodos) tienen muchas facetas y permiten detectar movimiento con gran rapidez; ojos tipo cámara (vertebrados, algunos moluscos) proporcionan imágenes más nítidas.
Problemas visuales comunes y corrección
Muchas personas nacen con defectos refractivos o los adquieren con el tiempo y pueden necesitar gafas (o lentes de contacto) para solucionar el problema. Entre los trastornos más frecuentes están:
- Miopea: dificultad para ver objetos lejanos.
- Hipermetropía: dificultad para ver objetos cercanos.
- Astigmatismo: visión distorsionada por una curvatura irregular de la córnea o el cristalino.
- Presbicia: pérdida de la capacidad de acomodación con la edad.
- Cataratas: opacificación del cristalino que reduce la visión.
- Glaucoma: grupo de enfermedades que dañan el nervio óptico, a menudo por presión intraocular elevada.
- Degeneración macular: pérdida de visión central por daños en la mácula de la retina.
Protección y cuidados
El ojo dispone de mecanismos naturales de protección: párpados, pestañas, lágrimas y reflejos (parpadeo) que mantienen la superficie ocular limpia y lubricada. Para cuidar la visión es recomendable:
- Realizar revisiones oftalmológicas periódicas.
- Usar protección ocular ante radiaciones (incluido filtro UV) y riesgos mecánicos o químicos.
- Evitar fumar y mantener una dieta equilibrada rica en vitaminas y antioxidantes beneficiosos para la retina.
- Descansar la vista ante trabajos prolongados con pantallas y mantener buena iluminación.
En resumen, el ojo es un órgano complejo y diverso cuya estructura y funcionamiento han evolucionado de formas muy distintas según las necesidades ecológicas de cada especie. Su estudio abarca desde la anatomía y la fisiología hasta la óptica y la neurociencia.
El ojo de un halcón
La luz de un punto único de un objeto lejano y la luz de un punto único de un objeto cercano que se lleva a un foco
Ojo humano decorado con cosméticos
Partes del ojo
El ojo humano está compuesto por varias partes diferentes. Estas partes pueden o no ser las mismas en otros animales. Son:
- Córnea: La capa más externa y transparente que protege el iris y la pupila.
- Pupila: Círculo negro situado en el centro del ojo, a través del cual pasa la luz.
- Iris: El círculo de colores del ojo alrededor de la pupila. Puede ser marrón, azul, verde, etc. Su función principal es regular la cantidad de luz que entra en el ojo.
- Esclerótica: El gran campo blanco que rodea al iris y que mantiene la forma del globo ocular.
- Lente: Detrás de la córnea hay una lente bioconvexa transparente de muy corta distancia focal. Esta lente se mantiene en el centro del globo ocular con la ayuda de los músculos ciliares.
- Retina: Tiene las células que convierten la luz en impulsos nerviosos.
- Nervio óptico: El nervio que conecta el ojo con el cerebro. La información óptica es llevada a la parte posterior del cerebro para su procesamiento: véase la corteza cerebral.
Diagrama del ojo
Tipos de ojo
Hoy en día se conocen diez tipos diferentes de ojos. La mayoría de las formas de captar una imagen han evolucionado al menos una vez.
Una forma de clasificar los ojos es observar el número de "cámaras". Los ojos simples están formados por una sola cámara cóncava, quizá con una lente. Los ojos compuestos tienen muchas cámaras de este tipo con sus lentes en una superficie convexa.
Los ojos también pueden agruparse según la forma en que está hecho el fotorreceptor. Los fotorreceptores son cilíndricos o rabdómicos y algunos anélidos poseen ambos.
Ojos simples
Ojos de fosa
Los ojos de fosa se colocan en una depresión de la piel. Esto reduce los ángulos por los que puede entrar la luz. Permite al organismo decir de dónde viene la luz.
Este tipo de ojos se encuentra en aproximadamente el 85% de los filos. Probablemente fueron anteriores al desarrollo de ojos más complejos. Los ojos de fosa son pequeños. Están formados por hasta un centenar de células, que cubren unas 100 µm. La direccionalidad puede mejorarse reduciendo el tamaño de la abertura y poniendo una capa reflectante detrás de las células receptoras.
Ojo avizor
El ojo de alfiler es una forma avanzada de ojo de fosa. Tiene varias partes, sobre todo una pequeña apertura y una fosa profunda. A veces, la apertura puede cambiarse. Sólo se encuentra en el Nautilus. Sin una lente para enfocar la imagen, produce una imagen borrosa. En consecuencia, los nautiloides no pueden discriminar entre objetos con una separación inferior a 11°. Reducir la apertura produciría una imagen más nítida, pero dejaría pasar menos luz.
Ojo con lente esférica
La resolución de los ojos de pozo puede mejorarse mucho añadiendo un material para hacer una lente. Esto reducirá el radio de desenfoque y aumentará la resolución que se puede conseguir. La forma más básica aún puede verse en algunos gasterópodos y anélidos. Estos ojos tienen una lente de un índice de refracción. Es posible obtener una mejor imagen con materiales que tienen un alto índice de refracción que disminuye hacia los bordes. Esto disminuye la distancia focal y permite que se forme una imagen nítida en la retina.
Este ojo crea una imagen lo suficientemente nítida como para que el movimiento del ojo pueda causar un desenfoque significativo. Para minimizar el efecto del movimiento del ojo mientras el animal se mueve, la mayoría de estos ojos tienen músculos oculares estabilizadores.
Los ocelos de los insectos tienen una lente simple, pero su punto focal siempre se encuentra detrás de la retina, por lo que nunca pueden formar una imagen nítida. Esto limita la función del ojo. Los ocelos (ojos tipo fosa de los artrópodos) difuminan la imagen en toda la retina. Son muy buenos para responder a los cambios rápidos de la intensidad de la luz en todo el campo visual - esta respuesta rápida se acelera aún más por los grandes haces de nervios que apresuran la información al cerebro. La focalización de la imagen también haría que la imagen del sol se centrara en unos pocos receptores. Éstos podrían resultar dañados por la luz intensa; apantallar los receptores bloquearía parte de la luz y reduciría su sensibilidad.
Esta rápida respuesta ha llevado a sugerir que los ocelos de los insectos se utilizan principalmente en el vuelo, ya que pueden servir para detectar cambios repentinos en el sentido de la marcha (porque la luz, especialmente la luz ultravioleta que absorbe la vegetación, suele venir de arriba).
Córnea refractiva
Los ojos de la mayoría de los vertebrados terrestres (así como los de algunas arañas y larvas de insectos) contienen un fluido que tiene un índice de refracción más alto que el del aire. La córnea está muy curvada y refracta la luz hacia el foco. El cristalino no tiene que hacer toda la refracción. Esto permite al cristalino ajustar el enfoque con mayor facilidad, para obtener una resolución mucho mayor.
Ojos reflectores
En lugar de utilizar una lente también es posible tener células dentro del ojo que actúan como espejos. La imagen puede entonces reflejarse para enfocar en un punto central. Este diseño también significa que alguien que mire en un ojo de este tipo verá la misma imagen que el organismo que lo tiene.
Muchos organismos pequeños, como los rotíferos, los copépodos y los platihelmintos, utilizan este diseño, pero sus ojos son demasiado pequeños para producir imágenes utilizables. Algunos organismos más grandes, como las vieiras, también utilizan ojos reflectores. La vieira Pecten tiene ojos reflectores de hasta 100 milímetros de escala que bordean el borde de su concha. Detecta los objetos en movimiento cuando pasan por las lentes sucesivas.
Ojos compuestos
Los ojos compuestos son diferentes de los ojos simples. En lugar de tener un solo órgano que pueda percibir la luz, reúnen muchos órganos de este tipo. Algunos ojos compuestos tienen miles de ellos. La imagen resultante se ensambla en el cerebro, basándose en las señales de las numerosas unidades oculares. Cada una de estas unidades se llama ommatidium, y varias se denominan ommatidios. Los ommatidios están situados en una superficie convexa, cada uno de ellos apunta en una dirección ligeramente diferente. A diferencia de los ojos simples, los ojos compuestos tienen un ángulo de visión muy grande. Pueden detectar movimientos rápidos y, a veces, la polarización de la luz.
Los ojos compuestos son comunes en artrópodos, anélidos y algunos moluscos bivalvos.
El Nautilus tiene un ojo de buey
Los artrópodos como esta abeja carpintera tienen ojos compuestos
Evolución del ojo
La evolución de los ojos comenzó con las manchas sensibles a la luz más simples en los organismos unicelulares. Estas manchas oculares no hacen más que detectar si el entorno es claro u oscuro. La mayoría de los animales tienen un "reloj" bioquímico en su interior. Estas simples manchas oculares sirven para ajustar este reloj diario, que se llama ritmo circadiano. Algunos caracoles, por ejemplo, no ven ninguna imagen, pero perciben la luz, lo que les ayuda a mantenerse alejados de la luz del sol.
Los ojos más complejos no han perdido esta función. Un tipo especial de células en el ojo percibe la luz con un propósito diferente al de ver. Estas células se llaman células ganglionares. Están situadas en la retina. Envían su información sobre la luz al cerebro por una vía diferente (el tracto retinohipotalámico). Esta información ajusta (sincroniza) el ritmo circadiano del animal al ciclo natural de luz/oscuridad de 24 horas. El sistema también funciona para algunos ciegos que no pueden ver la luz en absoluto.
Los ojos que son un poco mejores tienen forma de copa, lo que permite al animal saber de dónde viene la luz.
Los ojos más complejos proporcionan el sentido completo de la visión, incluyendo el color, el movimiento y la textura. Estos ojos tienen una forma redonda que hace que los rayos de luz se concentren en la parte posterior del ojo, llamada retina.
Otros
Los buenos voladores, como las moscas o las abejas de la miel, o los insectos que capturan presas, como la mantis religiosa o las libélulas, tienen zonas especializadas de ommatidios organizados en una zona de fóvea que proporciona una visión nítida. En esta zona los ojos están aplanados y las facetas son más grandes. El aplanamiento permite que más ommatidios reciban la luz de un punto. Esto proporciona una mayor resolución.
El cuerpo de la Ophiocoma wendtii, un tipo de estrella frágil, está cubierto de ommatidios, lo que convierte toda su piel en un ojo compuesto. Lo mismo ocurre con muchos quitones.
El ojo compuesto de una libélula
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es el ojo?
R: El ojo es un órgano redondo destinado a percibir la luz para que los organismos puedan ver. Es la primera parte del sistema visual.
P: ¿Cuántos animales tienen ojos?
R: Aproximadamente el 97% de los animales tienen ojos.
P: ¿Qué tipo de células permiten la vista en los mamíferos?
R: En los mamíferos, dos tipos de células, los bastones y los conos, permiten ver enviando señales a través del nervio óptico al cerebro.
P: ¿Hay animales que puedan ver la luz que los humanos no pueden?
R: Sí, algunos animales pueden ver la luz ultravioleta o infrarroja.
P: ¿Cómo funciona el cristalino de la parte anterior del ojo?
R: El cristalino de la parte frontal del ojo actúa como la lente de una cámara. Se puede aplanar gracias a los músculos del interior del ojo, o dejar que se redondee.
P: ¿Necesitan las personas gafas o lentes de contacto para solucionar los problemas de visión?
R: Sí, algunas personas pueden necesitar gafas (o lentes de contacto) para solucionar problemas de visión si nacen con otros pequeños problemas o los adquieren más tarde.
P: ¿Por qué los distintos ojos tienen capacidades diferentes?
R: Los diferentes ojos pueden tener una mayor o menor resolución, un mejor rendimiento con poca luz (los animales nocturnos pueden ver mejor de noche que los diurnos) y una capacidad diferente para distinguir los colores en comparación con otros ojos.
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