Vista e Udito: Organi Sensoriali, Funzionamento e Fisiologia

Il Senso della Vista: Struttura, Funzionamento e Fisiologia

La vista è uno dei sensi più importanti, poiché attraverso di essa otteniamo la maggior parte delle informazioni dal nostro ambiente.

Strutture Coinvolte nella Visione

• Strutture accessorie
• Bulbo oculare
• Nervo ottico
• Cervello

Strutture Accessorie dell'Occhio

• Palpebre: Le palpebre superiori e inferiori coprono gli occhi durante il sonno, proteggendoli da luce eccessiva e corpi estranei, e distribuiscono le secrezioni lubrificanti sui bulbi oculari.
• Ciglia e sopracciglia: Le ciglia, che sporgono dal bordo di ogni palpebra, e le sopracciglia, situate in un arco sopra le palpebre, proteggono gli occhi da corpi estranei, sudore e luce solare diretta.

I peli delle ciglia sono associati a follicoli piliferi chiamati ghiandole di Zeis (ghiandole sebacee coinvolte nella lubrificazione dell'occhio). Quando una ghiandola di Zeis si infetta, si forma un orzaiolo.

• Apparato lacrimale: Insieme di strutture che producono e drenano le lacrime.

Ghiandola lacrimale: A forma di mandorla, possiede 6-12 dotti lacrimali che scaricano le lacrime sulla superficie della congiuntiva della palpebra superiore.

Da lì, le lacrime passano a due piccole aperture, i dotti lacrimali, poi al sacco lacrimale e infine nella cavità nasale.

Liquido lacrimale: Soluzione acquosa contenente sali, muco e un enzima antibatterico chiamato lisozima (che distrugge la parete cellulare batterica).

Le funzioni del liquido lacrimale sono pulire, lubrificare e umidificare il bulbo oculare.

• Le lacrime vengono rimosse per evaporazione o attraverso il dotto lacrimale.
• Se un irritante raggiunge la congiuntiva, le ghiandole lacrimali vengono stimolate, aumentando la secrezione e causando gli occhi lacrimosi. Questo è un meccanismo di protezione per rimuovere l'irritante.
• Congiuntiva: Sottile membrana mucosa protettiva costituita da epitelio stratificato con numerose cellule caliciformi.

Si distingue in:

• Congiuntiva palpebrale: Riveste la superficie interna delle palpebre.
• Congiuntiva bulbare: Si estende dalle palpebre sulla superficie del bulbo oculare, coprendo la sclera.

Quando i vasi sanguigni della congiuntiva bulbare sono dilatati a causa di un'infezione, si manifestano gli occhi rossi (come nella congiuntivite).

Il Bulbo Oculare

Il bulbo oculare ha un diametro di circa 2,5 cm e solo un sesto è esposto; il resto è protetto dall'orbita.

Anatomicamente, la parete del bulbo oculare è composta da:

• Tonaca fibrosa (strato fibroso)
• Tonaca vascolare (strato vascolare)
• Tonaca nervosa o retinica (strato nervoso)

Tonaca Fibrosa

È il rivestimento esterno del bulbo oculare. È composta dalla cornea nella parte anteriore e dalla sclera nella parte posteriore.

• Cornea: Rivestimento fibroso trasparente e avascolare che copre l'iride colorata e aiuta a focalizzare la luce.
• Sclera (bianco dell'occhio): Rivestimento di tessuto connettivo denso che ricopre il bulbo oculare, conferendogli rigidità.

È attraversata solo dal nervo ottico nella sua regione posteriore.

Tonaca Vascolare

È lo strato intermedio della parete del bulbo oculare ed è composto da:

• Coroide: Altamente vascolarizzata. Si trova nella parte posteriore e copre la maggior parte della superficie interna della sclera.

Fornisce nutrienti e presenta un colore nerastro a causa della presenza di melanociti. Questi melanociti contengono melanina, responsabile dell'assorbimento dei raggi luminosi dispersi all'interno del bulbo oculare.

Nella parte anteriore, questo strato si ispessisce formando:

• Corpo ciliare: Formato dai processi ciliari (sporgenze contenenti capillari che secernono l'umor acqueo).

Nel corpo ciliare si trova anche il muscolo ciliare, una fascia circolare di muscolatura liscia che modifica la forma del cristallino per consentire la visione da vicino o da lontano.

• Iride: Parte colorata del bulbo oculare. Ha una forma appiattita a ciambella ed è sospesa tra la cornea e il cristallino.

L'iride è composta da cellule muscolari lisce, circolari e radiali. Il suo foro centrale è la pupilla, che regola la quantità di luce che entra nel bulbo oculare grazie a impulsi simpatici (che dilatano la pupilla) o parasimpatici (che restringono la pupilla).

Tonaca Nervosa

È lo strato più interno del bulbo oculare e rappresenta l'inizio del percorso ottico.

Nella tonaca nervosa troviamo:

• Disco ottico: Punto in cui il nervo ottico lascia il bulbo oculare.
• Vasi sanguigni: Formano un fascio con il nervo ottico.

Si distinguono:

• Arteria centrale della retina
• Vena centrale della retina

Entrambe accompagnano il nervo ottico fino al disco ottico e servono per irrigare e nutrire l'occhio e la retina.

• Retina: In essa troviamo:

Epitelio pigmentato (strato pigmentato): Parte non visiva. È costituito da uno strato di cellule epiteliali contenenti melanina, che assorbe i raggi di luce dispersi, impedendo la riflessione della luce e garantendo un'immagine nitida e chiara.

Gli albini hanno meno melanina nello strato pigmentato (melanociti) e quindi percepiscono come accecante anche una luce moderata.

Parte nervosa: È la parte visiva. È composta da tre strati di neuroni retinici:

• Strato dei fotorecettori
• Strato delle cellule bipolari
• Strato delle cellule gangliari

Tra questi tre strati di cellule troviamo cellule orizzontali e cellule amacrine.

Strato dei Fotorecettori

Sono cellule specializzate che iniziano il processo di conversione dei raggi luminosi in impulsi nervosi.

Esistono due tipi di fotorecettori:

• Bastoncelli: Di forma allungata e cilindrica. Sono responsabili della visione in bianco e nero, ad esempio la visione notturna.

Sono stimolati da diverse intensità di luce, cioè dalla luminosità, permettendoci di vedere di notte.

• Coni: Più piccoli e leggermente affusolati. Forniscono la visione a colori e l'acuità visiva.

Si trovano principalmente nella fovea centrale, una depressione all'interno della macula lutea. Questa depressione si trova al centro della camera posteriore dell'occhio.

Esistono tre tipi di coni, stimolati da diverse lunghezze d'onda:

• Coni verdi: Sensibili alla luce verde (circa 575 nanometri).
• Coni blu: Sensibili alla luce blu (circa 450 nanometri).
• Coni rossi: Sensibili alla luce rossa (circa 700 nanometri).

Dai fotorecettori, l'informazione passa allo strato successivo di cellule, le cellule bipolari, e da queste alle cellule gangliari. Gli assoni delle cellule gangliari si estendono nel disco ottico e lasciano il bulbo oculare per formare il nervo ottico.

• Le cellule amacrine sono eccitate dalle cellule bipolari e stabiliscono connessioni con le cellule gangliari, segnalando un cambiamento di luce nella retina.
• Le cellule orizzontali sono interneuroni che collegano i fotorecettori e le cellule bipolari, modulando l'informazione che passa attraverso le cellule bipolari e gangliari.
• Gli assoni del nervo ottico, attraverso il chiasma ottico, penetrano nel cervello raggiungendo il talamo e proiettandosi nelle aree visive della corteccia cerebrale.

Fisiologia della Visione

Il primo passo nella trasduzione visiva è l'assorbimento della luce da parte dei fotopigmenti, proteine colorate che assorbono la luce e subiscono cambiamenti strutturali.

• Nei bastoncelli è presente un singolo fotopigmento chiamato rodopsina.

Quando la luce colpisce la rodopsina, questa si scompone in opsina (la componente proteica) e cis-retinale (la parte che assorbe la luce e che è capace di isomerizzazione, passando da cis-retinale a trans-retinale).

Il cis-retinale è un derivato della vitamina A.

• Nei coni troviamo tre tipi di fotopigmenti:

• Fotopsina per il verde
• Fotopsina per il blu
• Fotopsina per il rosso

Questi fotopigmenti si scompongono in opsine (la componente proteica) e cis-retinale.

La stimolazione di queste proteine fotopigmento innesca una reazione a cascata che porta alla formazione di secondi messaggeri, responsabili dell'apertura o chiusura dei canali del sodio.

Il Cristallino

Il cristallino è una struttura avascolare composta da proteine, le cristalline, organizzate come gli strati di una cipolla.

È trasparente e si trova tra la pupilla e l'iride, mantenuto in posizione dai legamenti sospensori. La perdita di trasparenza del cristallino è chiamata cataratta.

Il cristallino divide l'occhio in due cavità:

• Camera anteriore: Spazio davanti al cristallino, suddiviso in:

• Camera anteriore propriamente detta
• Camera posteriore

Queste camere sono piene di umor acqueo, secreto dai processi ciliari dell'iride e che contribuisce alla nutrizione del cristallino.

La pressione intraoculare è dovuta all'umor acqueo.

Variazioni della pressione intraoculare sono associate al glaucoma.

• Camera posteriore (o vitrea): Contiene l'umor vitreo, che si forma durante la vita embrionale e non viene sostituito per tutta la vita, contribuendo a prevenire il collasso del bulbo oculare.

Formazione delle Immagini

Quando la luce viaggia da un mezzo (ad esempio, l'aria) a un altro di diversa densità (ad esempio, l'acqua), subisce una rifrazione, cioè un cambiamento nella direzione del raggio.

Quando la luce entra nell'occhio, viene rifratta dalla cornea e dall'umor acqueo per essere focalizzata sulla retina.

• Il cristallino è responsabile della messa a fuoco fine e dell'adattamento della visione da oggetti lontani a oggetti vicini. Il cristallino è una lente convessa su entrambi i lati, quindi i raggi rifratti convergono, intercettandosi.

La capacità di rifrazione del cristallino aumenta all'aumentare della sua curvatura.

Quando l'occhio si concentra su un oggetto vicino, il cristallino si curva; questo aumento della curvatura del cristallino è chiamato accomodazione.

La presbiopia è la perdita di capacità di accomodazione del cristallino.

Patologie Legate alla Rifrazione e all'Accomodazione

L'occhio normale è detto emmetrope. Esistono tuttavia condizioni come la miopia, in cui l'immagine si forma davanti alla retina; in questo caso, sono necessarie lenti divergenti per separare i raggi prima che raggiungano la cornea.

Al contrario, nell'ipermetropia, l'immagine si forma dietro la retina. La soluzione è l'utilizzo di lenti convergenti.

Miopia e ipermetropia sono quindi dovute a difetti di curvatura del sistema di lenti dell'occhio.

Nel nostro campo visivo è presente un punto cieco, corrispondente al punto di uscita del nervo ottico dal bulbo oculare, a causa dell'assenza di coni e bastoncelli (fotorecettori) in questa regione.

L'Udito: Struttura, Funzionamento e Fisiologia

Una delle funzioni principali dell'orecchio è convertire le onde sonore in vibrazioni che stimolano i meccanocettori dell'orecchio, trasmettendo le sensazioni uditive alla corteccia cerebrale.

Nell'orecchio si distinguono tre parti interconnesse, ognuna con una funzione specifica:

• Orecchio esterno
• Orecchio medio
• Orecchio interno

L'orecchio contiene anche i recettori per l'equilibrio.

Orecchio Esterno

Raccoglie le onde sonore e le convoglia verso l'orecchio medio.

È composto da:

• Padiglione auricolare (o pinna)
• Condotto uditivo esterno
• Timpan o

Padiglione Auricolare (Pinna)

È costituito da cartilagine elastica rivestita di pelle e si divide anatomicamente in:

• Elice: Bordo superiore del padiglione auricolare.
• Lobo: Parte inferiore del padiglione auricolare.

Il padiglione auricolare continua con il:

• Condotto uditivo esterno

Contenente peli e ghiandole sebacee chiamate ghiandole ceruminose, che secernono il cerume.

La combinazione di peli e cerume impedisce l'ingresso di sostanze estranee nel condotto.

Timpan o

Sottile strato di tessuto connettivo fibroso. Si trova tra il condotto uditivo esterno e l'orecchio medio.

Orecchio Medio

Amplifica il segnale sonoro, trasformando le onde sonore in vibrazioni meccaniche.

L'orecchio medio è costituito da:

• Finestra ovale
• Finestra rotonda
• Tromba di Eustachio (tuba uditiva)
• Ossicini (martello, incudine e staffa)

L'orecchio medio è una piccola cavità piena d'aria rivestita da epitelio.

È separato dall'orecchio esterno dal timpano e dall'orecchio interno da un sottile setto osseo con due fori ricoperti da una membrana: la finestra ovale e la finestra rotonda.

La parete anteriore dell'orecchio medio presenta un'apertura che comunica con la tuba uditiva (o tromba di Eustachio), che collega l'orecchio medio alla nasofaringe.

Attraverso questo condotto (la tuba), le infezioni possono passare dalla gola all'orecchio. Normalmente è chiusa, ma si apre durante la deglutizione o lo sbadiglio. La sua funzione è quella di equilibrare la pressione dell'orecchio medio con la pressione atmosferica.

• Attraversando l'orecchio medio e collegati ad esso da legamenti, troviamo gli ossicini dell'udito, i cui nomi derivano dalla loro forma:

• Martello: Attaccato alla superficie interna del timpano.
• Incudine: Si articola con il martello e la staffa.
• Staffa: Si inserisce nella finestra ovale, una membrana che separa l'orecchio medio dall'orecchio interno. Sotto la finestra ovale si trova la finestra rotonda, che fornisce una via d'uscita per le vibrazioni sonore.

• I muscoli dell'orecchio medio sono due:

• Muscolo tensore del timpano: Aumenta la tensione del timpano per prevenire danni causati da suoni forti.
• Muscolo stapedio: Attenua le vibrazioni causate da suoni forti.

Orecchio Interno (Labirinto)

È chiamato labirinto a causa della complessa serie di canali che contiene.

È la regione in cui il suono viene convertito in impulsi nervosi.

Nell'orecchio interno si distinguono tre aree:

• Canali semicircolari
• Vestibolo (responsabile dell'equilibrio)
• Coclea (responsabile dell'udito)

Tutto questo labirinto si trova all'interno del labirinto osseo, rivestito da periostio e contenente un liquido chiamato perilinfa.

Il labirinto osseo è la parete esterna dura dell'orecchio interno e comprende i canali semicircolari, il vestibolo e la coclea.

All'interno del labirinto osseo si trova il labirinto membranoso, circondato dalla perilinfa e riempito di endolinfa.

La parte centrale del labirinto osseo è ovale ed è chiamata vestibolo; al suo interno si trovano due strutture appartenenti al labirinto membranoso:

• Utricolo
• Sacculo

Dal vestibolo si proiettano verso l'alto i tre canali semicircolari.

• Anteriormente al vestibolo si trova la coclea, una struttura ossea a spirale divisa internamente in tre canali:

• Scala vestibolare (canale superiore): Termina nella finestra ovale.
• Scala timpanica (canale inferiore): Termina nella finestra rotonda.

Entrambi i canali sono pieni di perilinfa e si uniscono all'estremità della coclea attraverso un foro chiamato elicotrema.

• Dotto cocleare (o scala media): Contiene endolinfa.

Tra il dotto cocleare e la scala vestibolare si trova la membrana vestibolare; tra il dotto cocleare e la scala timpanica si trova la membrana basilare.

Sulla membrana basilare poggia l'organo del Corti, responsabile dell'udito.

L'organo del Corti è costituito da cellule di sostegno che sorreggono le cellule ciliate, i recettori delle sensazioni uditive. Queste cellule ciliate presentano lunghe proiezioni (stereociglia) che si estendono nell'endolinfa del dotto cocleare.

Sopra queste proiezioni si trova la membrana tectoria, una membrana flessibile che copre le cellule ciliate.

Queste cellule ciliate stabiliscono sinapsi con i neuroni sensoriali e motori del ramo cocleare del nervo vestibolococleare (VIII nervo cranico).

Fisiologia dell'Udito

Le vibrazioni sonore vengono trasmesse dal condotto uditivo esterno e colpiscono il timpano.

Queste vibrazioni muovono il martello, che a sua volta muove l'incudine e la staffa. La staffa colpisce la finestra ovale, generando onde di pressione nella perilinfa della scala vestibolare. Queste onde provocano lo spostamento della membrana vestibolare, che a sua volta esercita pressione sull'endolinfa del dotto cocleare e sulla membrana basilare che lo sostiene.

L'onda viene trasmessa alla scala timpanica, dove si propaga fino alla finestra rotonda.

Il movimento della perilinfa provoca lo spostamento della membrana tectoria sulle estensioni delle cellule ciliate. A seconda della frequenza delle vibrazioni sonore, alcune regioni della membrana basilare vibrano con maggiore intensità rispetto ad altre, poiché ogni segmento della membrana basilare è sintonizzato per una specifica frequenza (tono).

La flessione delle stereociglia stimola le cellule ciliate a rilasciare neurotrasmettitori a livello delle sinapsi con i neuroni del ramo cocleare dell'VIII nervo cranico. Questi impulsi nervosi raggiungono il talamo e da qui la corteccia cerebrale.

Fisiologia dell'Equilibrio

L'apparato vestibolare è responsabile del mantenimento dell'equilibrio.

L'apparato vestibolare è composto da:

• Utricolo
• Sacculo
• Canali semicircolari

L'utricolo e il sacculo sono coinvolti nell'equilibrio statico, rilevando la posizione della testa rispetto alla gravità e l'accelerazione/decelerazione del corpo (ad esempio, quando ci si siede in un veicolo).

I canali semicircolari sono coinvolti nell'equilibrio dinamico, mantenendo l'equilibrio durante i movimenti rotatori o improvvisi.

Nell'equilibrio statico, la funzione è quella di percepire i movimenti della testa nelle tre dimensioni dello spazio e di segnalarli al cervello.

Ogni canale è pieno di endolinfa e contiene stereociglia sensoriali collegate alle cellule recettoriali.

Quando la testa si muove, l'endolinfa esercita pressione su queste stereociglia e le cellule recettoriali convertono questa pressione in segnali elettrici che vengono inviati al cervello come impulsi nervosi.

Nell'equilibrio statico, alcune regioni dell'utricolo e del sacculo, chiamate macule, contengono due tipi di cellule:

• Cellule ciliate
• Cellule di sostegno

I movimenti della macula forniscono informazioni sui movimenti della testa e sull'accelerazione, generando potenziali d'azione nelle cellule ciliate.

Le cellule ciliate presentano stereociglia sulla loro superficie apicale.

Le cellule di sostegno secernono una sostanza gelatinosa sulla superficie apicale, chiamata membrana otolitica. Questa membrana è composta da proteine e carbonato di calcio (otoliti).

Le macule del sacculo e dell'utricolo sono orientate perpendicolarmente tra loro, in modo che qualsiasi cambiamento nella posizione della testa provochi una variazione della pressione sulla matrice otolitica.

La stimolazione della membrana otolitica e delle cellule ciliate invia impulsi al ramo vestibolare del nervo vestibolococleare (VIII nervo cranico).

Queste fibre nervose conducono gli impulsi al cervello, generando la sensazione della posizione della testa e dei cambiamenti nella forza di gravità.

La stimolazione della macula evoca anche risposte muscolari riflesse per riportare il corpo alla posizione normale.

L'equilibrio dinamico si svolge nei canali semicircolari e rileva l'accelerazione rotatoria.

Questi canali semicircolari, a contatto con la regione vestibolare, presentano una dilatazione alle estremità, formando un'ampolla o cresta.

All'interno di questa ampolla si trovano cellule ciliate e cellule di sostegno.

In questo caso, lo strato di sostanza gelatinosa presente sulla superficie apicale delle cellule ciliate è chiamato cupola.

Il meccanismo è simile a quello descritto in precedenza, con gli impulsi nervosi inviati attraverso il ramo vestibolare dell'VIII nervo cranico.

In questo caso, la cupola (sostanza gelatinosa) non contiene precipitati di proteine e carbonato di calcio.

I canali semicircolari sono orientati perpendicolarmente tra loro, permettendo di rilevare il movimento in tutte le direzioni dello spazio.

Il movimento delle stereociglia, piegando la cupola, produce un potenziale d'azione che viaggia attraverso il nervo cranico fino al midollo allungato e da lì alle aree del cervello per l'interpretazione e la risposta.

Quando una persona si muove, i canali semicircolari si muovono con il corpo, ma l'inerzia impedisce all'endolinfa di muoversi alla stessa velocità. Per questo motivo, la cupola si muove nella direzione opposta al movimento fino a quando il movimento iniziale non cessa, consentendo all'equilibrio dinamico di rilevare i cambiamenti di direzione e la velocità del movimento.