BIOFÍSICA DA VISÃO E DA AUDIÇÃO

Universidade Estadual de Santa Cruz

Departamento de Ciência Biológicas

Matéria Biofísica

DA AUDIÇÃO

- Bianca Mendes Maciel -

Objetivo da aula

Compreender os fenômenos biofísicos

necessários para transformação da energia

propagada pelas ondas (eletromagnética epropagada pelas ondas (eletromagnética e

sonora) em energia elétrica, propagada pelos

neurônios, durante os processos que

governam a função visual e auditiva.

1- INTRODUÇÃO

Som e Luz – propagação de energia através de ondas.

• SOM - Onda mecânica

• LUZ - Onda eletromagnética

- Comparação de ondas -

SOM – Onda mecânica:

• Se propaga na matéria

• Energia - agitação das moléculas • Energia - agitação das moléculas

Velocidade de propagaçãoSólido > Liquido > Ar

Vibração da fonte sonora

Transferência para as Transferência para as

partículas do meio (ar)

Agitação da moléculas (sem deslocamento)

Formação da onda em um sentido

Frequência – nº de ciclos / segundo (Hertz)

�f ---- �λ �V

Som mais agudo

Som mais grave

20 2x10445 2,5x102

Flauta

Contrabaixo

- Espectro do som -

20 2x10445 2,2x1032,5x102

f (Hz)

20 2x104 6x104 10x104 14x10415105

Som audível

- Comparação de ondas -

LUZ – Onda eletromagnética:

• Não necessita de um meio de transmissão para se propagartransmissão para se propagar

• Energia - propagação de fótons

Velocidade de propagação no vácuo3 x 108 m/s

Max Planck (1901) e Albert Einstein (1905)

Teoria dos Quanta:

A radiação eletromagnética é emitida e se propaga descontinuamente, em pequenos pulsos de energia (quanta ou fótons).

Propriedades corpusculares da onda eletromagnética

LUZ – se comporta como ondase comporta como partícula

2 - BIOFÍSICA DA VISÃO

A luz como onda

A luz como partícula

Pálpebra

Pupila

Esclerótica

Íris

2.1. ANATOMOFISIOLOGIA DO GLOBO OCULAR

REFRAÇÃO DA LUZ

Frente da onda vidro

2.2. A luz como onda

Índice de refração = vel. luz no vácuo vel. luz no meio

APLICAÇÃO DO PRINCÍPIO DA REFRAÇÃO ÀS LENTES

Ponto focal

A) LENTES CONVEXAS

Distância focal (f)Luz de uma fonte distante

APLICAÇÃO DO PRINCÍPIO DA REFRAÇÃO ÀS LENTES

B) LENTES CÔNCAVAS

Luz de uma fonte distante

APLICAÇÃO DO PRINCÍPIO DA REFRAÇÃO ÀS LENTES

C) PODER DE REFRAÇÃO (DIOPTRIA)

1dioptria 1 / 1 = 1dioptria

2dioptrias

10dioptrias

1 / 1 = 1

1 / 0,5 = 2

1 / 0,1 = 10

1 metro

FORMAÇÃO DA IMAGEM POR UMA LENTE CONVEXA

Fontes puntiformes Pontos focais

CB

A

F

Raio A – Raios paralelos ao eixo óptico se refratam e passam pelo foco

Raio B – Raios que passam pelo centro óptico não sofrem desvio

Raio C - Raios que passam pelo foco anterior (F) se refratam na lente paralelos

ao eixo óptico

FORMAÇÃO DA IMAGEM POR UMA LENTE CONVEXA

Imagem Objeto

FORMAÇÃO DA IMAGEM NO OLHO

Humor vítreo

Cristalino Humor aquoso

Córnea Ar

Ar = 1,0 Humor Aquoso = 1,33

Córnea = 1,38 Humor Vítreo = 1,34

Poder de refração total = 59 dioptrias (olho reduzido)

Índices de Refração:

DEFEITOS DA VISÃO

MIOPIA

A) MIOPIA:

MIOPIA

Correção: Lentes divergentes

DEFEITOS DA VISÃO

HIPERMETROPIA

B) HIPERMETROPIA:

HIPERMETROPIA

Correção: Lentes convergentes

DEFEITOS DA VISÃO

C) ASTIGMATISMO:

Forma não esférica da córnea

Imagem sem nitidezImagem sem nitidez

Correção: Lentes cilíndricas

DEFEITOS DA VISÃO

D) PRESBIOPIA (“VISTA CANSADA”):

Ligamentos suspensóriosCristalino

Músculos ciliares

2.3. A luz como partícula

- FOTOQUÍMICA DA VISÃO -

RETINA: Região fotossensível

Disposição dos neurônios da retina

1 – Bastonetes

- visão no escuro

- Rodopsina

2 – Cones

- visão cromática- visão cromática

- Iodopsina

3 – Células horizontais

4 – Células bipolares

5 – Células amácrinas

6 – Células ganglionares

Bastonetes

Segmento externo

Segmento interno

mitocôndrias

Ro

do

psi

na

Membrana altamente permeável ao Na+

Potencial de membrana = -30 mV

BASTONETE

interno

Núcleo

Corpo sináptico

Membranalimitanteexterna

membrana = -30 mV

Excitação dos Bastonetes

RODOPSINA = Escotopsina + 11 cis retineno

LUZ

LUZ

Excitação dos Bastonetes

Cascata de decomposição da rodopsina

Luz

� Permeabilidade da membrana ao Na+

HIPERPOLARIZAÇÃO (-90 mV)

ESCURO LUZ

Canais de Na+ abertos

(-30 mV)DESPOLARIZAÇÃO

Canais de Na+ fechados

(-90 mV)HIPERPOLARIZAÇÃO

Condução eletrônica

Liberação deGlutamato

Excitação das Células bipolaresHiperpolarizantes (PIPS)

Inibição das Células bipolaresDespolarizantes

Células bipolaresPEPS

3. BIOFÍSICA DA AUDIÇÃO

3.1. ANATOMOFISIOLOGIA DO OUVIDO

• Transforma a energia sonora em deslocamento mecânico;• Iguala as impedâncias

OUVIDO MÉDIO

BIGORNA

MARTELOMARTELO

TÍMPANO

ESTRIBO

• Transforma a energia mecânica em energia elétrica.

OUVIDO INTERNO (CÓCLEA)

CÓCLEA

Janela oval

bigorna

martelo

Janela redonda

Ouvidoexterno

Ouvidomédio

Ouvidointerno

Rampa Vestibular e Rampa Timpânica

PERILINFA: Na+ = 140 mM

K+ = 7 mM

Rampa Média

ENDOLINFA: Na+ = 7 mM

K+ = 140 mM

K+RAMPA MÉDIA(ENDOLINFA)

K+3.2. GERAÇÃO DO POTENCIAL RECEPTOR

3.3. PERCEPÇÃO DA FREQUÊNCIA E INTENSIDADE SONORA

AURÍCULA

MEATO AUDITIVO

TÍMPANO

MARTELO

Ouvido externo:Energia sonora

Ouvido médio:

CAMPO G

BIGORNA

ESTRIBO

CÓCLEA

VII NERVO CRANIANO

Ouvido médio:Energia mecânica

Ouvido interno:Energia hidráulica eEnergia elétrica

CAMPO EM

CONCLUSÕES