Via visual

Epitélio pigmentar da retina

O epitélio pigmentar da retina é a camada mais superficial (isto é, mais externa) da retina. É constituído por epitélio cúbico simples a cilíndrico baixo que é fixo à membrana de Bruch (camada mais interna da coroide). A camada é caracterizada por numerosas invaginações ricas em mitocôndrias na membrana basal, múltiplas junções comunicantes (de hiato) e outros complexos juncionais. Os ápices das células são ricamente povoados com grânulos de melanina, bem como lisossomas secundários, peroxissomas e vacúolos fagocíticos. Existem também numerosos retículos endoplasmáticos lisos que facilitam especificamente a isomerização da vitamina A.

O epitélio pigmentar da retina é fundamental para estabelecer e manter a barreira hemato-retiniana. O epitélio pigmentar da retina controla a troca iônica entre a coroide vascular e a camada de fotorreceptores da retina. As células deste epitélio também têm propriedades fagocíticas; portanto, elas são capazes de limpar os detritos celulares gerados pelos fotorreceptores. A camada pigmentar fornece aos fotorreceptores moléculas adicionais de adenosina trifosfato (ATP), moléculas imunomoduladoras e fatores de crescimento polipeptídicos para realizar o processo de transdução.

Em condições fotópicas (quando a intensidade da luz é alta), os processos vilosos do epitélio pigmentar alongam-se na camada fotorreceptora da retina. Os processos também se retraem sob condições escotópicas (luz de baixa intensidade). Portanto, o epitélio é capaz de absorver a luz que passou pelas camadas da retina e, assim, proteger os fotorreceptores da exposição excessiva à luz. Por fim, a camada pigmentar produz ainda antioxidantes que ajudam a neutralizar os radicais livres gerados no processo de transdução.

Camada de fotorreceptores

Os seres humanos têm dois tipos de fotorreceptores, que são nomeados de acordo com a forma dos seus corpos celulares. Os bastonetes são células cilíndricas que funcionam melhor em luz de baixa intensidade; enquanto que os cones são (surpresa!) células cônicas que funcionam melhor em luz de alta intensidade, e facilitam a percepção de cores. Os bastonetes são, frequentemente, mais longas e mais delgadas do que os cones. No entanto, o contrário é verdade quando se comparam os fotorreceptores em direção ao aspecto periférico da retina. A distribuição dos fotorreceptores por toda a retina é tal que os bastonetes estão amplamente espalhados por toda a retina, exceto na fóvea (depressão central minúscula dentro da mácula; cerca de 4 mm lateralmente ao disco óptico). A fóvea é ocupada apenas por cones (que são relativamente escassos em todo o resto da retina). Deve ser notado, no entanto, que no disco óptico não se encontram bastonetes nem cones.

Os fotorreceptores são as células responsáveis por converter a energia dos fotões em energia elétrica que pode ser conduzida pelas fibras nervosas. Embora os corpos celulares reais dos fotorreceptores estejam na camada nuclear externa (discutida abaixo), a conexão periférica entre os fotorreceptores e o epitélio pigmentar da retina (ou seja, o segmento externo, cílio primário e segmento interno de cada fotorreceptor) formam a camada dos fotorreceptores. Os axônios dos bastonetes e cones são estimulados pela energia dos fotões à medida que estes são refletidos da camada pigmentar da retina.

Camada nuclear externa

Cada fotorreceptor tem quatro componentes principais. Existe um segmento externo, segmento interno, núcleo e um corpo sináptico (esférula). O segmento externo é altamente dobrado e contém os produtos químicos fotossensíveis necessários para iniciar o impulso visual. A membrana do segmento externo se dobra em discos para aumentar a área da superfície da célula. Também contém fotoquímicos (rodopsina nos bastonetes e pigmentos de cor nos cones), que são proteínas que são conjugadas às proteínas transmembranares dos discos do segmento externo.

O segmento interno é a região citoplasmática da célula. Abriga o citoplasma celular e outras organelas celulares integrantes da função celular. As mitocôndrias são provavelmente as organelas mais abundantes e mais importantes nestas células, uma vez que é necessária uma grande quantidade de energia para facilitar a fotorreação. Os segmentos externo e interno comunicam-se por meio de uma haste delgada conhecida como cílio (preenchida com microtúbulos que facilitam a transdução de sinal).

O núcleo está separado do resto do corpo celular pela membrana limitante externa. Portanto, uma grande parte do fotorreceptor (segmentos externo e interno) encontra-se na camada fotorreceptora, enquanto que o núcleo está localizado na camada nuclear externa.

O corpo sináptico é a parte mais interna do fotorreceptor. Este comunica-se com os neurônios de segunda ordem (ou seja, células horizontais e bipolares) da camada nuclear interna na camada plexiforme externa. As diferenças entre os bastonetes e os cones encontram-se abaixo.

Bastonetes

Os bastonetes distribuem-se de forma omnipresente por toda a periferia da retina. Ao contrário dos cones, as pilhas cilíndricas de discos membranares encontram-se dentro de uma membrana. O segmento externo dos bastonetes contém altos níveis de monofosfato de guanosina cíclico (GMPc) em repouso, bem como moléculas inativas de rodopsina. As rodopsinas inativas estão ligadas aos discos membranares do segmento externo, e as moléculas de GMPc são libertadas continuamente na ausência de luz. Níveis elevados de GMPc promovem um influxo de iões de sódio (Na+) para o segmento externo, dando origem a um elevado potencial de membrana em repouso.

A rodopsina sofre um  rearranjo molecular com exposição à luz e, juntamente com outras moléculas fotossensíveis na membrana externa, causa uma diminuição na quantidade de GMPc. Como resultado da queda no GMPc, os canais de sódio fecham-se. Consequentemente, há uma mudança na preferência iônica das células e elas se tornam hiperpolarizadas (ao contrário de outros neurônios aferentes, que se tornam despolarizados após um estímulo).

Em vez de iniciar um potencial de ação para propagar o efeito do estímulo, a hiperpolarização move-se gradualmente através da membrana celular. Uma vez no bulbo sináptico dos bastonetes, a hiperpolarização reduz gradualmente a quantidade de glutamato (um neurotransmissor) produzido na sinapse (esférulas dos bastonetes). Isto pode ter um efeito despolarizante ou hiperpolarizante, dependendo das células do outro extremo da sinapse. Embora sejam capazes de completar uma quantidade relativamente grande de fotoisomerização, as moléculas de rodopsina necessitam de substituição, mais cedo ou mais tarde. As moléculas de rodopsina estão ligadas aos discos da membrana celular, o fragmento distal do bastonete sofre queda a cada dez dias e, proximalmente, os discos são renovados.

Cones

Ao contrário dos bastonetes, os cones não estão contidos dentro de uma membrana, e estão em constante comunicação com o espaço extracelular. Além disso, as pilhas de discos ficam progressivamente menores e mais distantes do segmento interno. Portanto, os cones têm uma forma cônica característica. Existem três tipos de cones, sendo cada um responsável pela detecção de luz dentro de um espectro particular:

• Os cones de comprimento de onda longo (cones L) são sensíveis principalmente à luz dentro do espetro vermelho.
• Os cones de comprimento de onda médio (cones M) são altamente responsivos à luz no espetro verde.
• Os cones de comprimento de onda curto (cones S) detectam principalmente a luz no espetro azul.

Portanto, os cones são responsáveis ​​pela visão a cores, a percepção da qual depende da combinação particular de estímulos gerados pelos três tipos de cones. O fotopigmento dos cones é semelhante aos encontrados nos bastonetes, com a exceção de que existem três tipos diferentes (um para cada tipo de cone). Excluindo esta diferença, os fotopigmentos também são encontrados no segmento externo dos cones, e também sofrem mudanças conformacionais induzidas pela luz. A mudança na estrutura molecular desencadeia uma reação de hiperpolarização semelhante que se espalha gradualmente pela membrana celular em direção ao bolbo sináptico do cone (pedículos do cone). A diminuição na liberação/libertação de glutamato e consequente fenômeno despolarizante ou hiperpolarizante também ocorre.

Camada nuclear interna

Existem várias células acessórias dentro da retina que formam conexões regulatórias com os fotorreceptores. Os seus corpos celulares encontram-se na camada nuclear interna da retina (entre as camadas plexiforme interna e externa). Esta camada contém os corpos celulares de células amácrinas, horizontais e bipolares.

Células bipolares

O tipo de aferência sináptica que entra em uma célula bipolar determina se ela será ou não classificada como uma célula bipolar de cone ou bastonete. Estas células formam a ponte entre as células ganglionares e os fotorreceptores da retina. Elas são particularmente importantes na detecção dos limites das imagens enviadas para o sistema visual.

As células são categorizadas em células bipolares “on”, ou “despolarizantes”, e “off”, ou “hiperpolarizantes”. As vias “on” são ativadas pela luz, enquanto que as vias “off” são ativadas durante a escuridão. A lógica por trás das células bipolares “on” e “off” pode tornar-se bastante complexa, devido ao fato de que o glutamato sempre foi considerado como um neurotransmissor excitatório. Para evitar mais confusão, pense desta forma: interromper o fluxo de glutamato (isto é, expor os fotorreceptores à luz) faz com que as células bipolares “on” despolarizem e as células bipolares “off” hiperpolarizem.

Células amácrinas

As células amácrinas, com um pequeno corpo celular, não demonstram axônios proeminentes, mas sofrem arborização significativa, com seus axônios se estendendo amplamente. Podem ser encontrados vários neurotransmissores nas células amácrinas, como o ácido gama(γ)-aminobutírico (GABA), a glicina ou a acetilcolina (ACh) e outros neuropeptídeos. Elas regulam a atividade das células bipolares e aumentam a sensibilidade das células ganglionares de classe Y a estímulos em movimento.

Células horizontais

As células horizontais são células com axônios de vários comprimentos (para acessar fotorreceptores próximos e distantes) que viajam paralelamente ao plano retiniano e numerosos dendritos. Os corpos celulares estão restritos à camada nuclear interna. Em resposta à glutamina libertada pelos fotorreceptores, as células horizontais secretam GABA para bastonetes e cones próximos. Essa ação regula a resposta das células ganglionares, além de melhorar a periferia das imagens transmitidas ao sistema visual.

Camada de células ganglionares e de fibras nervosas

Os neurônios de segunda ordem que formam a ponte entre os fotorreceptores e o núcleo geniculado lateral do tálamo são as células ganglionares. Os seus corpos celulares estão localizados na camada de células ganglionares, e as suas fibras nervosas viajam na camada de fibras nervosas (adjacente ao humor vítreo) em direção ao disco óptico. Aqui, formam o nervo óptico.

As células ganglionares são subdivididas com base em características morfológicas e fisiológicas. As células alfa possuem corpos celulares maiores, axônios mais espessos e dendritos arborizados difusamente. Elas são mais comumente encontradas na região periférica da retina e são estimuladas pelos bastonetes. De uma perspectiva fisiológica, elas são referidos como células Y, pois têm pouca sensibilidade à cor. Elas também são referidos como células M, devido ao fato de que fazem sinapse com as camadas magnocelulares do núcleo geniculado lateral.

As células beta são outra categoria de células ganglionares que possuem corpos celulares de tamanho médio e menos dendritos. Elas são mais comuns na região central da retina e recebem estímulos visuais dos cones. Portanto, elas respondem a estímulos coloridos; e, como tal, são categorizados como células X. Também são chamados de células P porque fazem sinapses nas camadas parvocelulares do corpo geniculado lateral.

Outras células ganglionares são fisiologicamente classificadas como células W e anatomicamente chamadas de células delta, epsilon e gama. Um grupo único de células W que têm pouca ou nenhuma comunicação com os fotorreceptores é conhecido como células ganglionares contendo melanopsina. Para além de não participarem na formação da imagem visual e do tamanho destas células, estas células são caracterizadas pela sua conexão com os núcleos pré-tectal (NC III principal e acessório) e supraquiasmático, pela sua localização na camada ganglionar e pela sensibilidade à luz azul. Mais importante, estas células são extremamente sensíveis à luz e permitem a propagação de um potencial de ação em resposta à exposição direta à luz.

Camadas plexiformes

Existem duas redes fibrosas densas separadas entre as três camadas neuronais da retina. A camada plexiforme externa encontra-se entre a camada nuclear externa e a camada nuclear interna, enquanto que a camada plexiforme interna se encontra entre a camada nuclear interna e a camada de células ganglionares. A camada plexiforme externa contém os neurônios das células bipolares e horizontais da camada nuclear interna, bem como os axônios dos fotorreceptores. Geralmente, há uma tríade de processos comunicantes formada entre uma esférula de um bastonete ou um pedículo de um cone, dois processos de células horizontais posicionados lateralmente e uma célula bipolar pós-sináptica central.

Por outro lado, a camada plexiforme interna contém os axônios de ligação que conectam as células da camada nuclear interna (de células bipolares ou amácrinas) com as células da camada ganglionar. As células amácrinas têm conexões com outras células amácrinas, bem como com células bipolares e ganglionares. As células bipolares também se comunicam com as células ganglionares correspondentes.

Membranas limitantes

Além das camadas plexiformes, há duas outras membranas encontradas em toda a retina. Existe uma série de complexos juncionais que formam uma camada distinta, embora delgada, ao nível dos bastonetes e dos cones. Esta camada é conhecida como membrana limitante externa e separa os fotorreceptores dos processos celulares de Müller. Uma membrana limitante interna contendo os processos terminais das células de Müller cobre a porção periférica do corpo vítreo.

Mácula

No lado temporal do disco óptico (cerca de 4 mm lateralmente) e oposto à pupila, está uma área amarela conhecida como macula lútea. No centro da mácula encontra-se a fóvea central, mais conhecida simplesmente como fóvea. Indo da periferia até ao centro da mácula, há uma redução na espessura das camadas internas até o ponto em que apenas as camadas fotorreceptoras permaneçam no sulco foveal. Isto permite que cheguem aos fotorreceptores maiores quantidades de fotões, pois há menos células intervenientes. Esta região é preenchida exclusivamente por cones e é responsável pela maioria dos estímulos aferentes visuais transmitidos ao cérebro.

Quiasma e trato óptico (feixe reticulogeniculado)

O quiasma óptico não é apenas um ponto de união, mas também um ponto de decussação do NC II bilateral. Aqui, as fibras nasais de cada olho cruzam a linha média para se unirem às fibras temporais do olho contralateral. Como mencionado anteriormente, as fibras nasais do olho direito e as fibras temporais do olho esquerdo recebem fótons que são emitidos na metade direita do campo visual. Da mesma forma, as fibras nasais do olho esquerdo e as fibras temporais do olho direito recebem estímulos visuais da metade esquerda do campo visual. Após a decussação, as aferências visuais da metade direita do campo visual cursarão no trato óptico esquerdo, enquanto os estímulos da metade esquerda do campo visual passarão pelo trato óptico direito.

Os tratos ópticos são as continuações compactas e caudo-laterais da camada ganglionar da retina. Cada trato transporta fibras que transmitem informação do campo visual contralateral. À medida que os tratos ópticos se movem em direção ao núcleo geniculado lateral ipsilateral do tálamo, atravessam o pedúnculo cerebral (onde se junta ao cérebro).

Conexões pré-tectais da via visual (via óptica)

Cerca de 1% das células ganglionares da retina são altamente responsivas à luz. Os axônios dessas células ganglionares contendo melanopsina também viajam no nervo óptico. No entanto, em vez de se dirigirem para o núcleo geniculado lateral, divergem para a área pré-tectal. Esta porção do mesencéfalo encontra-se anteriormente ao aqueduto central de Sylvius. As fibras fazem, então, sinapse nos núcleos oculomotor ipsilateral e contralateral e de Edinger-Westphal (núcleo oculomotor acessório). Estes núcleos, juntamente com outras influências corticais, são responsáveis por vários reflexos visuais, incluindo acomodação, reflexo luminoso direto e consensual e resposta sacádica dos olhos.

Corpo geniculado lateral

Lateral e inferiormente, de ambos os lados da superfície inferior do diencéfalo, encontram-se duas protuberâncias arredondadas conhecidas como corpos geniculados laterais. Os corpos geniculados laterais contêm os núcleos geniculados laterais, que têm um papel importante no processamento da visão. As seis camadas do núcleo geniculado lateral contêm células semelhantes às da camada ganglionar da retina. As fibras que chegam do trato óptico ipsilateral formam a base ventral do núcleo, enquanto que os feixes eferentes que formam a radiação óptica formam os limites laterais e dorsais. As camadas são numeradas de um a seis, com as células magnocelulares (M) maiores restritas às camadas um e dois, e encontrando-se as pequenas células parvocelulares (P) nas camadas três a seis.

A camada magnocelular recebe aferências das células Y da camada ganglionar. Como resultado disso, recebem informações de um campo visual maior, respondem a estímulos em movimento e obtêm estímulos principalmente de bastonetes. Pelo contrário, a camada parvocelular é estimulada por células X. Portanto, responde a estímulos coloridos de alta acuidade, recebe informações de uma área menor e responde a estímulos estacionários. As restantes células W terminam nas finas camadas intervenientes do núcleo geniculado lateral.

A divisão retinotópica adicional do corpo geniculado lateral relaciona-se com a decussação que ocorreu no quiasma. Os axônios que surgem da retina nasal, que cruzaram a linha média, acabam por terminar nas camadas 1, 4 e 6 do núcleo geniculado contralateral. Por outro lado, os axônios das fibras ganglionares provenientes da retina temporal, que não cruzaram a linha média, terminam nas camadas 2, 3 e 5 do núcleo geniculado ipsilateral.

Radiação óptica e córtex visual

A radiação óptica (feixe geniculocalcarino) representa os feixes visuais que se estendem do núcleo geniculado lateral ao córtex visual primário (Brodmann 17) ipsilateral. A distribuição retinotópica das fibras nervosas também continua ao longo deste caminho. À semelhança do trato óptico correspondente, a radiação óptica ipsilateral transporta apenas a informação visual do campo visual contralateral. A radiação óptica é separada em dois feixes principais, que correspondem aos quadrantes superior e inferior do campo visual respetivo.

Os axônios de segunda ordem que correspondem ao quadrante superior contralateral originam-se da região ventrolateral do núcleo geniculado lateral. Eles são chamados de alça (ansa) de Meyer e passam indiretamente pela substância branca do lobo temporal para acessar a margem inferior do sulco calcarino do giro (circunvolução) lingual.

Por outro lado, os neurônios de segunda ordem responsáveis ​​pelo quadrante inferior contralateral emergem da porção dorsomedial do núcleo geniculado lateral. Eles têm um curso mais direto até à margem superior do sulco calcarino do cúneo (cuneus), passando pela parte retrolenticular da cápsula interna. Os feixes correspondentes à mácula e fóvea são referidos como fibras geniculoestriadas e surgem a partir do centro do núcleo geniculado lateral para se dirigirem para o córtex visual caudal.