El ojo humano es un sistema óptico que enfoca luz sobre la retina. La córnea y el cristalino refractan los rayos, mientras que millones de fotorreceptores (conos y bastones) convierten la luz en señales nerviosas.
Dioptrías (D): Unidad de poder refractivo. 1 D = 1/metro de distancia focal. El ojo tiene ~60 D total, equivalente a una lente de ~17 mm de distancia focal.
Sistema óptico anterior
Las estructuras que refractan la luz antes de llegar a la retina.
- Córnea: Principal elemento refractivo (~43 D), transparente, avascular
- Humor acuoso: Líquido que nutre córnea y cristalino
- Iris: Controla cantidad de luz (pupila 2-8 mm)
- Cristalino: Lente flexible para enfocar (acomodación)
Retina y fotorreceptores
La capa neural donde se procesa la imagen.
- Fóvea: Centro de alta agudeza, solo conos
- Conos L/M/S: Visión diurna, color (rojo/verde/azul)
- Bastones: Visión nocturna, muy sensibles, sin color
- Punto ciego: Salida del nervio óptico, sin fotorreceptores
Defectos de refracción
Miopía
- Ojo demasiado largo o córnea muy curva
- Imagen se forma antes de la retina
- Ve borroso de lejos
- Corrección: Lente divergente (negativa)
Hipermetropía
- Ojo demasiado corto o córnea muy plana
- Imagen se forma detrás de la retina
- Ve borroso de cerca
- Corrección: Lente convergente (positiva)
Astigmatismo
- Córnea con curvatura irregular
- Múltiples puntos focales
- Imagen distorsionada a todas las distancias
- Corrección: Lente cilíndrica
Acomodación
El proceso por el cual el cristalino cambia de forma para enfocar objetos a diferentes distancias.
Visión lejana (relajado)
- Músculo ciliar relajado
- Ligamentos suspensorios tensos
- Cristalino aplanado (~17 D)
- Punto remoto: infinito
Visión cercana (acomodado)
- Músculo ciliar contraído
- Ligamentos suspensorios flojos
- Cristalino abombado (~31 D)
- Punto próximo: ~10-25 cm
Presbicia: Con la edad, el cristalino pierde elasticidad. A los 45-50 años, el punto próximo se aleja a >40 cm, requiriendo gafas para leer.
Experimentos guiados
Entender la acomodación
El cristalino debe aumentar su poder dióptrico para enfocar objetos cercanos en la retina.
- Coloca el objeto a 6 metros (distancia infinita óptica)
- Observa que la imagen se forma nítida en la retina con el cristalino relajado
- Acerca el objeto a 25 cm — la imagen se desenfoca
- Aumenta la acomodación hasta que la imagen vuelva a estar nítida
- Nota cuántas dioptrías adicionales se necesitan
Corregir la miopía
Una lente divergente (negativa) puede compensar un ojo demasiado largo, moviendo el foco hacia la retina.
- Activa el defecto "Miopía" y observa dónde se forma la imagen
- Nota que los rayos convergen antes de llegar a la retina
- Activa la lente correctora y ajusta a valores negativos (-1, -2, -3 D...)
- Encuentra el valor que coloca el foco exactamente en la retina
- Este valor corresponde a la "graduación" de las gafas
Respuesta pupilar
La pupila se contrae en luz intensa y se dilata en oscuridad para regular la cantidad de luz que entra.
- Ajusta la intensidad de luz a máximo — observa el tamaño de la pupila
- Reduce gradualmente la luz y observa cómo la pupila se dilata
- Nota el rango: ~2 mm (luz brillante) a ~8 mm (oscuridad)
- Calcula: el área pupilar cambia ~16x, regulando la luz que entra
Distribución de fotorreceptores
Los conos se concentran en la fóvea para alta resolución, mientras los bastones dominan la periferia para detectar movimiento.
- Observa el gráfico de distribución de fotorreceptores
- Identifica el pico de conos en el centro (fóvea)
- Nota que los bastones están ausentes en la fóvea pero abundan en la periferia
- Localiza el "punto ciego" donde no hay fotorreceptores
Conexiones interdisciplinarias
Limitaciones de la simulación
- Óptica paraxial: Asume rayos cercanos al eje óptico, no modela aberraciones reales
- 2D simplificado: El ojo real es 3D con estructuras complejas
- Sin procesamiento neural: No modela el procesamiento en retina, tálamo y corteza visual
- Fotorreceptores idealizados: No incluye adaptación, fatiga ni curvas de sensibilidad espectral completas
Preguntas de reflexión
- ¿Por qué crees que la fóvea no tiene bastones si estos son más sensibles a la luz?
- Si pudieras rediseñar el ojo, ¿eliminarías el punto ciego? ¿Cómo lo harías?
- ¿Por qué la miopía se ha vuelto más común en las últimas décadas? (Pista: hábitos de lectura)
- ¿Cómo funcionan los lentes de contacto si se colocan directamente sobre la córnea?