miércoles, 9 de marzo de 2011

Órganos de los sentidos III: el oído y el equilibrio

El oído y el equilibrio comparten varias características comunes, empezando por su localización: están situados en la parte lateral del cráneo, en el lóbulo temporal. De hecho, las estructuras que proporcionan la sensación de equilibrio forman parte del oído interno. Otra característica que comparten es que los dos sentidos son mecanorreceptores.

Pero, por otra parte, se trata de sentidos totalmente diferentes: el oído es un exteroceptor, que capta estímulos procedentes de fuera del organismo, mientras que el sentido del equilibrio es un propioceptor que detecta la posición y el movimiento del propio cuerpo.

El oído

Nuestro oído detecta algunas vibraciones del aire que nos rodea, concretamente las que poseen una frecuencia entre 200 y 20.000 hercios. Las vibraciones de menor frecuencia son percibidas a través del sentido del tacto, mientras que las de mayor frecuencia no son percibidas por nosotros, aunque algunos animales (por ejemplo los perros) sí que pueden escucharlas. Son los ultrasonidos.

La estructura del oído

En el órgano del oído se distinguen tres partes: oído externo, oído medio y oído interno. El oído externo consta de pabellón auricular (oreja) y conducto auditivo externo. La oreja sirve para captar los sonidos y llevarlos hasta el conducto auditivo. En otros animales, además, permite localizar la fuente de los sonidos, pero en nuestro caso, como no podemos moverla, necesitamos mover la cabeza para lograrlo. El conducto auditivo, por su parte, transmite el sonido hacia el interior del órgano, amplificándolo ligeramente gracias a un efecto "bocina" (como cuando gritas a través del hueco de tus manos o de un tubo). También realiza una función de protección del resto del órgano, gracias a la presencia de pelos y de una sustancia grasa llamada cerumen que impiden que los cuerpos extraños lleguen hasta el interior del oído.

Tímpano y huesecillos
El oído medio empieza con una membrana llamada tímpano, que vibra cuando llega el sonido. El tímpano funciona como la membrana de un micrófono: su movimiento se traslada al siguiente grupo de estructuras, la cadena de huesecillos, que es un amplificador mecánico. La pequeña vibración que alcanza el tímpano aumenta su amplitud al pasar de un hueso a otro. Los huesecillos son, por este orden, martillo, yunque y estribo.

Los huesecillos se encuentran en una cavidad que se abre en su parte inferior formando un conducto, llamado trompa de Eustaquio, que desemboca en la faringe. La función de este conducto es descargar la presión que el tímpano ejerce sobre la cavidad del oído medio, evitando que el propio tímpano se rompa al recibir un ruido fuerte.

Una medida de prevención cuando oímos un ruido fuerte, o durante los despegues o aterrizajes en los viajes en avión (cuando la presión varía rápidamente), es mantener la boca abierta, o mascar chicle, para permitir descargar la presión.

La última parte del oído es el oído interno. En esta zona se encuentran, en realidad, los dos órganos sensoriales de los que hablábamos al principio, el del oído y el del equilibrio.
El oído interno está formado por una cápsula ósea rellena de un líquido, la endolinfa, encargado de transmitir las vibraciones. Dentro de la cápsula hay una cámara principal, el vestíbulo, de la que nacen dos estructuras diferentes: el aparato vestibular, responsable del sentido del equilibrio, y el caracol o cóclea, donde se produce la sensación de audición.

El caracol es una estructura espiral cuya forma recuerda el caparazón de estos animales. El diámetro del canal va disminuyendo progresivamente desde su base hasta su ápice. En su interior aparecen tres canales huecos, rellenos de endolinfa. El superior se denomina rampa vestibular, y conecta con un adelgazamiento de la pared del oído interno, la ventana oval, que en el oído medio está conectada al estribo. el canal intermedio se denomina conducto coclear, y en él se encuentran los elementos sensoriales, que transforman las vibraciones en impulsos eléctricos y los envían al cerebro. El conducto inferior del caracol se denomina rampa timpánica, y en su base conecta con otra zona adelgazada, la ventana redonda. La finalidad de esta ventana es que el caracol descargue la presión producida por los sonidos hacia el oído medio.


El funcionamiento del oído

El oído externo y el oído medio se limitan a transmitir las vibraciones del aire, amplificando la señal gracias al movimiento de los huesecillos. Éstos transfieren la vibración a la ventana oval, que conecta directamente con la rampa vestibular del caracol. La vibración de los huesecillos se traslada entonces a la endolinfa de la rampa vestibular. La parte inferior de esta rampa es una membrana flexible, que sube y baja en respuesta al movimiento de la endolinfa. Pero no toda la membrana vibra simultáneamente: solo lo hace una pequeña parte de la misma, cuya posición depende de la frecuencia del sonido que llega al caracol: las frecuencias altas hacen vibrar la membrana junto a la ventana oval, mientras que las frecuencias bajas hacen vibrar la membrana en el extremo del caracol (apex).

La flexibilidad de la membrana basilar, la que vibra al recibir los sonidos, es diferente a lo largo de su recorrido. Eso explica que, a medida que nos vamos haciendo mayores, perdamos la audición de algunas frecuencias antes que las de otras. La pérdida de audición empieza por las frecuencias más altas.

La vibración de la membrana basilar, por último, se transmite a la rampa timpánica y la recorre hasta llegar a la ventana redonda, a través de la cual se descarga en la cavidad del oído medio.


Los problemas de la audición

El oído es un órgano bastante complejo, que puede tener diferentes tipos de problemas o alteraciones, casi todos los cuales acaban produciendo una pérdida de la agudeza auditiva, llamada hipoacusia (de hipo-, por debajo de, y acusia, oír). En general, los problemas del oído externo suelen limitarse a taponamientos u obstrucciones, debidas a la entrada de cuerpos extraños (en general insectos) o a la formación de tapones de cerumen. En este caso, el exceso de cerumen debe ser retirado, siempre por un profesional sanitario, disolviéndolo en agua templada.

En el oído medio pueden producirse varios tipos de problemas: la obstrucción de las trompas de Eustaquio suele deberse a una infección en la faringe, lo que explica la sensación de "embotamiento" que se produce cuando pasamos por catarros, gripes y otros problemas de la garganta.  Otras causas que pueden provocar problemas en el oído medio son las otitis, infecciones de esta parte del oído, o la otosclerosis, enfermedad hereditaria que se debe a una osificación excesiva de la cadena de huesecillos. También es un problema habitual la rotura del tímpano, que puede ser causada por un golpe o, en algunos casos, por un ruido excesivamente fuerte.

La alteración más común del oído interno es la presbiacusia, es decir, la pérdida de agudeza auditiva debida a la edad. Suele empezar por las frecuencias más altas, que son las primeras que dejan de oirse. Otras causas de sordera relacionadas con el oído interno son la sordera tóxica, debida a ciertas sustancias (incluidos algunos medicamentos) que dañan el caracol, el trauma sonoro, que está provocado por la exposición prolongada a ruidos excesivamente intensos o el síndrome de Menière, de causa desconocida, que produce sordera y vértigos (sensación de mareo debida a una alteración del sentido del equilibrio), ya que afecta a toda la endolinfa.

El sentido del equilibrio

El sentido del equilibrio es un propioceptor que detecta la aceleración producida por los movimientos de nuestro cuerpo. La información que proporciona es utilizada por nuestro cerebro para mantener la postura adecuada en cada momento y coordinar el movimiento, evitando que caigamos al movernos.

El órgano receptor del equilibrio se encuentra localizado en el oído interno, aunque en estructuras diferenciadas de las que transmiten el sonido. Consta de dos cavidades (utrículo y sáculo) y tres tubos, los canales semicirculares, que se encuentran rellenos de endolinfa. Todas estas estructuras poseen células ciliadas, capaces de percibir el contacto (cuando algo toca sobre los cilios envían una señal eléctrica al cerebro) y unas pequeñas piedrecitas, llamadas otoconias, que se pueden desplazar por el interior del órgano cuando el cuerpo se mueve. Al cambiar de posición, las otoconias tocan sobre cilios diferentes, por lo que el órgano puede enviar la información de la posición al cerebro.

domingo, 6 de marzo de 2011

Órganos de los sentidos II: la vista

La vista y los fotorreceptores

Cuando hablamos de fotorreceptores nos referimos a órganos sensoriales que pueden ser estimulados por radiación electromagnética. Sin embargo, la radiación electromagnética incluye una amplia gama de energías, desde las ondas de radio hasta los rayos gamma, dentro de las cuales solo percibimos (al menos a través de la vista) una pequeña parte. Esa región del espectro electromagnético es lo que denominamos luz.
En realidad, diferentes seres vivos percibimos la radiación electromagnética de modos distintos: la mayoría de los insectos son incapaces de percibir la luz roja, mientras que sí que perciben la radiación ultravioleta. En cambio algunas serpientes tienen unos receptores especiales que les permiten formar una imagen a partir de la radiación infrarroja.

Conos (células pequeñas) y bastones en la retina
Nuestros ojos son capaces de detectar dos características de la radiación electromagnética: la intensidad, es decir, la cantidad de luz que llega hasta ellos, y la frecuencia: nuestros ojos son capaces de distinguir entre luces de diferente frecuencia (o longitud de onda), dando lugar a la sensación que llamamos color. Estas dos características se perciben en el ojo gracias a dos tipos de células receptoras distintas: los bastones se ocupan de percibir la intensidad luminosa. Se activan incluso cuando reciben una pequeña cantidad de luz, pero solo son capaces de percibir si hay o no iluminación. Es decir, los bastones nos permiten ver incluso en condiciones de escasa iluminación, aunque no nos permiten distinguir colores ni formar imágenes en color. Por su parte, los conos solo son sensibles a ciertas longitudes de onda. En nuestro ojo hay tres tipos de conos: unos responden a la luz roja, otros a la verde y los terceros a la azul. La combinación de estas tres sensaciones da lugar a la visión en color. Los conos necesitan una gran cantidad de luz para llegar a estimularse, motivo por el cual somos incapaces de percibir el color cuando hay poca luz, como al anochecer o al amanecer. Ese es el sentido literal de la frase "de noche todos los gatos son pardos".

La estructura del ojo

Músculos del ojo
Los ojos son dos estructuras esféricas situadas en cavidades óseas, en la parte frontal del cráneo. Externamente se encuentran unidos a varios músculos que hacen posible su movimiento en todas las direcciones, aunque limitado en extensión. Los músculos de los dos ojos trabajan coordinadamente, y son controlados por un nervio llamado motor ocular común.

De la parte posterior del ojo arranca el nervio óptico, que lleva la información visual desde el ojo hasta la parte posterior del cerebro, donde se produce realmente la visión.

El ojo propiamente dicho está formado por varias estructuras:
  • Tres capas celulares concéntricas; de fuera a dentro son la esclerótica, la coroides y la retina.
  • Una lente, el cristalino.
  • Dos espacios rellenos de líquido: la cámara anterior queda por delante del cristalino, y está rellena por el humor acuoso, mientras que la cámara posterior, entre el cristalino y la retina, está ocupada por el humor vítreo. Los dos líquidos son transparentes, y permiten el paso de la luz a su través.

La capa más externa del ojo es la esclerótica, que tiene función protectora. Externamente presenta color blanco, excepto en su parte anterior, en la que se hace transparente para permitir el paso de la luz, recibiendo entonces el nombre de córnea. Bajo la esclerótica se encuentra la coroides, que tiene color rojo debido a la gran cantidad de vasos sanguíneos que posee. Su función es proporcionar nutrientes al resto de las estructuras del ojo. La parte anterior de la coroides se transforma en un músculo anular que deja en su centro un orificio de tamaño variable. El músculo es el iris, la parte coloreada del ojo, y el orificio es la pupila. Detrás de la pupila aparece el cristalino, una lente biconvexa que se sujeta a la coroides a través de un grupo de músculos llamados procesos ciliares. Entre la córnea y el cristalino queda la cámara anterior del ojo, rellena de un líquido transparente llamado humor acuoso. Por detrás del cristalino queda la cámara posterior del ojo, que está rellena de una gelatina también transparente denominada humor vítreo.
La capa más interna del ojo, en contacto con el humor vítreo, es la retina. En realidad tiene forma de copa, ya que no llega a la parte anterior del ojo (no recibiría luz de ningún lugar), y es la zona sensorial, la que recibe los estímulos luminosos y produce la respuesta. Dentro de la retina hay dos zonas interesantes: el punto ciego es el lugar donde nace el nervio óptico. En él no hay ni conos ni bastones, de modo que no percibe ninguna imagen.

Localiza tu punto ciego


Puedes localizar el punto ciego de tus ojos siguiendo estas sencillas instrucciones:
  1. Mira la imagen que aparece a continuación. Empieza por situarte a unos 50 cm de distancia.
  2. Cierra el ojo derecho o tápatelo.
  3. Mira fijamente el punto de la derecha con el ojo izquierdo. Deberías poder ver también la estrella con ese ojo.
  4. Sin dejar de mirar el punto, ve acercándote poco a poco a la pantalla. Cuando estés a unos 25 o 30 cm. dejarás de ver la estrella: ese es tu punto ciego.
  5. Repite el proceso con el otro ojo, pero ahora mirando la estrella hasta que dejes de ver el punto.
La otra zona de interés en la retina es la mancha amarilla, mácula o fóvea. Se trata de una zona redondeada y un poco hundida que posee muchos más receptores por centímetro cuadrado que el resto de la retina, lo que significa que es la zona de mayor agudeza visual. En condiciones normales, la imagen que vemos se forma precisamente en la fóvea.

La retina es una estructura muy compleja, formada por varias capas de células. Antes de que los conos y los bastones reciban la luz, ésta atraviesa completamente la retina y choca con su fondo, que es un epitelio oscuro, de modo que nuestros fotorreceptores realmente no reciben luz directa, sino reflejada.
Además de los conos y los bastones, la retina posee varios tipos de células nerviosas que participan en el proceso de la visión permitiéndonos, por ejemplo, reconocer patrones o interpretar adecuadamente el movimiento.

El funcionamiento del ojo

Nuestro ojo funciona según el principio de la cámara oscura, que también explica el modo en que trabajan las cámaras fotográficas analógicas (no las digitales): cuando la luz atraviesa un pequeño orificio, los rayos procedentes de un objeto se cruzan en él y siguen su camino hasta chocar con algún obstáculo. Si encuentran una superficie sensible a la luz, pueden dar lugar a la formación de una imagen, invertida respecto a la posición real del objeto. En el caso de nuestro ojo, el diafragma es la pupila. Igual que ocurre en las cámaras fotográficas o de vídeo la pupila regula la cantidad de luz que llega a la retina, abriéndose cuando la iluminación es escasa y cerrándose cuando es intensa, para evitar deslumbramientos.

El cristalino funciona como el objetivo de la cámara, permitiendo el enfoque de los objetos que miramos. Hay una diferencia fundamental entre nuestro cristalino y una lente, y es que nosotros no podemos acercar o alejar el cristalino del cuerpo que estamos mirando para enfocar. En vez de eso, lo que hacemos es cambiar el grosor del critalino, tensando o relajando los músculos que lo sujetan, de modo que cuando lo engrosamos (músculos relajados) enfocamos objetos cercanos, mientras que si lo hacemos más delgado podemos enfocar objetos alejados.

La retina es la parte del ojo sensible a la luz, equivalente a la película fotográfica en las cámaras analógicas, aunque se parece más al detector de las cámaras digitales. Sin embargo, la retina tiene características que las cámaras fotográficas solo están empezando a intuir; por ejemplo, los circuitos de neuronas que están conectadas a los conos y bastones nos permiten identificar patrones, aunque la imagen no esté completa, lo que constituye la base de muchas ilusiones ópticas. Es algo parecido al mecanismo que permite a ciertas cámaras digitales reconocer rostros.
Aunque la imagen se forme invertida en la retina, nuestro cerebro corrige su posición para reproducir fielmente la realidad.

Problemas visuales más habituales

Los problemas visuales más generalizados entre la población son la miopía, la hipermetropía y el astigmatismo. Los dos primeros tienen en común que se deben a problemas en el proceso de acomodación del cristalino, mientras que el astigmatismo se debe a irregularidades en la superficie del propio cristalino o de la córnea. Los tres pueden resolverse utilizando lentes, ya sean gafas o lentes de contacto, aunque también pueden solucioarse quirúrgicamente.

En la miopía los rayos de luz que se cruzan para formar la imagen lo hacen por delante de la retina, de modo que cuando llegan a la retina dan lugar a una imagen desenfocada. Los miopes ven bien los objetos cercanos, porque pueden engrosar su cristalino, pero no así los lejanos, porque no pueden relajar los músculos lo suficiente para hacerlo. La corrección de la miopía se hace utilizando lentes divergentes, que aumentan la distancia focal del ojo, haciendo que la imagen se forme exactamente en la retina.

En la hipermetropía ocurre exactamente lo contrario: la imagen enfocada se forma por detrás de la retina porque el cristalino es demasiado estrecho. Pasa lo mismo en la presbicia (vista cansada), aunque en este caso se debe a que los músculos que sujetan el cristalino han perdido fuerza. Los hipermétropes ven bien los objetos lejanos, pero no pueden enfocar bien los cercanos. La corrección se hace utilizando lentes convergentes.

Lente tórica, usada en el astigmatismo
El astigmatismo se produce porque la córnea o el cristalino presentan superficies irregulares, lo que hace que los rayos de luz sigan trayectorias diferentes según el punto donde incidan. La corrección necesita lentes tóricas, que sólo desvían los rayos de luz de una zona anular.

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