Fundamentos de visión binocular E-Book

Francisco M. Martínez Verdú

• Herausgeber: Publicacions de la Universitat de València
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Serie: Educació. Sèrie Materials
• Sprache: Spanisch

Seitenzahl: 506

Veröffentlichungsjahr: 2014

Beschreibung

Fundamentos de visión binocular' recopila los principales aspectos teóricos de este campo, ordenándolos y adaptándolos para el estudiante y el docente de ciencias de la visión. Su recorrido por las principales características motoras y sensoriales de la visión binocular lo convierte en un manual de gran utilidad tanto en optometría como en oftalmología.

Leseprobe

FUNDAMENTOSDE VISIÓN BINOCULAR

Educació. Materials 74

FUNDAMENTOSDE VISIÓN BINOCULAR

Álvaro M. Pons Moreno, Francisco M. Martínez Verdú

UNIVERSITAT D’ALACANTUNIVERSITAT DE VALÈNCIA2004

Col·lecció: Educació. Materials

Director de la col·lecció: Guillermo Quintás Alonso

Aquesta publicaciό no pot ser reproduïda, ni totalment ni parcialment, ni enregistrada en, o transmesa per, un sistema de recuperaciό d’informacid, en cap forma ni per cap mitjà, sia fotomecànic, fotoqurmic, electrònic, per fotocòpia o per qualsevol altre, sense el permís previ de l’editorial.

Publicacions de la Universitat de València

Arts Gràfiques, 13

46010 València

[email protected]

© Los autores, 2004

© De esta edición: Universitat de València, 2004

Producció editorial: Maite Simon

Fotocomposició i maquetació: Celso Hdez. de la Figuera

Disseny original de la coberta: Pere Fuster (Borràs i Talens Assessors SL)

Correcció: David Lluch (Communico CB)

ISBN: 978-84-370-9382-6

Edició digital

Índice

INTRODUCCIÓN

Capítulo 1. La visión binocular

1.1 El sentido espacial de la percepción

1.2 El espacio visual

1.3 Evolución de la visión binocular

1.4 Condiciones para la visión binocular

1.5 Conceptos básicos

1.6 Grados de visión binocular

Capítulo 2. Cinemática del ojo

2.1 Introducción a la motilidad ocular

2.2 Conceptos iniciales: ejes, ángulos y planos de referencia en el ojo

2.3 Posición de los ojos en la cabeza

2.4 Ducciones

2.5 Sistemas de representación de los movimientos oculares

2.5.1 Ruta de Helmholtz.

2.5.2 Ruta de Fick.

2.5.3 Ruta de Listing

2.6 Leyes de Donders y de Listing

Problemas

Capítulo 3. Dinámica del ojo

3.1 Consideraciones geométricas previas

3.2 Teoría clásica vs. moderna de las acciones músculo-oculares

3.2.1 Acción de los rectos externo e interno.

3.2.2 Acción de los rectos superior e inferior.

3.2.3 Acción de los oblicuos superior e inferior.

3.2.4 Acciones desde una posición no primaria de mirada.

3.3 Músculos sinergistas y antagonistas: ley de Sherrington

3.4 Sistemas de representación de las acciones músculo-oculares

Capítulo 4. Tipos de movimientos oculares

4.1 Necesidad de los movimientos oculares

4.2 Clasificación de los movimientos oculares

4.3 Movimientos para el mantenimiento de la mirada

4.3.1 Movimientos vestíbulo-oculares.

4.3.2 Movimientos optocinéticos

4.4 Movimientos para el desplazamiento de la mirada

4.4.1 Sacádicos.

4.4.2 Movimientos de seguimiento.

4.4.3 Vergencias

4.5 Micromovimientos de fijación

4.6 Métodos de medida de los movimientos oculares

Problemas

Capítulo 5. Movimientos binoculares

5.1 Versiones

5.2 Vergencias

5.2.2 Convergencias asimétrica y simétrica.

5.2.3 Componentes de la vergencia

5.3 Músculos sinergistas y antagonistas contralaterales

5.4 Anomalías de la convergencia binocular

5.4.1 Forias.

5.4.2 Estrabismos

5.5 Introducción al tratamiento de las anomalías binoculares

Problemas

Capítulo 6. Convergencia binocular

6.1 Defniciones y relaciones

6.1.1 Relación entre la línea base y la distancia interpupilar.

6.1.2 Unidades métricas de la convergencia

6.2 Relación C/A en un emétrope

6.2.1 La línea de Donders para miopes e hipermétropes

6.3 Zona de visión binocular nítida y haplópica

6.3.1 Relación ACA

6.4 Relación C/A en un amétrope compensado

6.5 Relación C/A en un présbita

6.6 Convergencia inducida por la acomodación y acomodación inducida por la convergencia

Problemas

Capítulo 7. Visión binocular con prismas

7.1 Efectos ópticos de un prisma

7.1.1 Potencia efcaz de un prisma.

7.1.2 Ley de Prentice.

7.1.3 Tipos de prismas.

7.1.4 Movimientos oculares disociados debido a prismas

7.2 Objeto binocular efectivo

7.2.1 Variación del objeto binocular efectivo con lentes esféricas.

7.2.2 Variación del objeto binocular efectivo con prismas.

7.2.3 Estereoscopio de Brewster-Holmes

7.3 La neutralización óptica con prismas en visión binocular

7.3.1 Introducción al tratamiento de las forias y estrabismos con prismas

Problemas

Capítulo 8. Dirección visual

8.1 Introducción a los aspectos sensoriales de la visión binocular

8.2 El sentido direccional

8.3 Proyección monocular: el signo local

8.3.1 Fijación excéntrica

8.4 Proyección binocular

8.4.1 Correspondencia retiniana.

8.4.2 Leyes de dirección visual.

8.4.3 Ojo Cíclope

8.5 Diplopía y confusión

8.5.1 Diplopía fsiológica

8.6 Correspondencia retiniana anómala

Problemas

Capítulo 9. El horóptero

9.1 El horóptero teórico

9.2 Determinación del horóptero longitudinal

9.3 Análisis del horóptero longitudinal

9.4 Comparación del horóptero empírico respecto del horóptero teórico

9.4.1 El horóptero en visión binocular anómala.

9.4.2 Distorsiones en el horóptero debido a factores ópticos

Problemas

Capítulo 10. Fusión binocular. Espacio de Panum

10.1 Fusión motora y fusión sensorial. Teorías

10.2 Áreas y espacio de Panum

10.3 Disparidad de fjación

10.3.1 Curva de vergencias forzadas

Capítulo 11. Rivalidad y supresión

11.1 Fenómenos básicos de rivalidad y supresión

11.1.1 Diferencias interoculares en contraste y luminancia.

11.1.2 Dominancia de campos homogéneos.

11.1.3 Velocidad relativa de los estímulos

11.2 Teorías de rivalidad

11.2.1 La teoría mental.

11.2.2 La teoría de supresión.

11.2.3 Teoría de los dos canales.

11.2.4 Teoría de la respuesta dual

11.3 Control voluntario de la rivalidad

11.4 Escalas clínicas de supresión binocular anormal

Capítulo 12. Anisometropía y aniseiconía

12.1 Introducción

12.2 Anisometropía

12.2.1 Efectos prismáticos asimétricos.

12.2.2 Anisoacomoda-ción.

12.2.3 Diferencia de tamaño entre las imágenes retinianas.

12.2.4 Un caso particular de anisometropía: la afaquia unilateral

12.3 Aniseiconia

12.3.1 Clasificación de la aniseconia.

12.3.2 Eiconometría.

12.3.3 Cálculo de la elipse aniseicónica

12.4 Tratamiento de la aniseiconía

12.4.1 Aniseiconía anisometrópica puramente axial o puramente refractiva.

12.2.2 Técnicas generales de tratamiento de la aniseiconía

Capítulo 13. Distancia visual. Estereopsis

13.1 Defniciones. Percepción de distancias en el sistema visual humano 313

13.2 Pistas monoculares

13.2.1 Pistas monoculares primarias.

13.2.2 Pistas monoculares secundarias

13.3 Interacción entre las pistas monoculares y la estereopsis

13.3.1 Interacción entre la estereopsis y la perspectiva.

13.3.2 Interacción entre estereopsis y sombras.

13.3.3 Constancia estereoscópica

13.4 Agudeza visual estereoscópica

13.5 Factores que afectan a la AVE

13.5.1 Factores espaciales.

13.5.2 Comparación entre dispari-dades cruzadas y descruzadas.

13.5.3 Orientación de los tests.

13.5.4 Efecto de la luminancia y el contraste.

13.5.5 Efectos interoculares.

13.5.6 Efecto del color.

13.5.7 Efecto de los movimientos oculares.

13.5.8 Infuencia de los factores tempo-rales.

13.5.9 Efecto de la práctica

13.6 Aspectos temporales de la estereopsis

13.6.1 El efecto Pulfrich.

13.6.2 El efecto Mach Dvorak.

13.6.3 Luminancia y latencia visual.

13.6.4 Adaptación a la luz y a la oscuridad.

13.6.5 Movimientos oculares Problemas

Capítulo 14. Estereopsis II

14.1 Estereogramas

14.1.1 Fusión libre.

14.1.2 Parejas estereoscópicas en terapia visual

14.2 Técnicas estereoscópicas

14.2.1 Diseño por ordenador de estereogramas de papel pintado Problemas

Capítulo 15. Medida de la agudeza visual estereoscópica. Estereoano- malías

15.1 Método de Howard Dolman

15.2 Tests optométricos no basados en estereogramas de puntos aleatorios

15.2.1 Test de Titmus.

15.2.2 Test de Frisby

15.3 Tests basados en estereogramas de puntos aleatorios

15.3.1 Tests de visión ciclópea.

15.3.2 Test TNO.

15.3.3 E test

15.4 Diferencias entre los tests

15.4.1 Problemática de los tests más usuales.

15.5 Desarrollo de la visión binocular

15.6 Estereoanomalías

15.6.1 Deprivación monocular.

15.6.2 Ambliopía.

15.6.3 El periodo crítico del desarrollo.

15.6.4 Daños cerebrales y estereopsis

BIBLIOGRAFÍA

ÍNDICE ANALÍTICO

Introducción

La visión humana puede calificarse, sin temor ninguno, como el logro máximo de la evolución natural. Su complejidad formal contrasta con su versatilidad y, por encima de todo, con la simpleza y sencillez con que asumimos la información que nos provee. Desde los ojos llega al cerebro un cúmulo de datos que son procesados de forma eficiente y veloz para procurarnos una representación fiable de nuestro entorno. Sin embargo, somos absolutamente inconscientes del volumen de procesado y decisiones que nuestro cerebro ha tomado en milisegundos para poder percibir, por ejemplo, el libro que en estos momentos sostiene en sus manos. En esas fracciones infinitesimales de tiempo, el cerebro no sólo ha descifrado el conjunto de caracteres llamados letras colocados en un orden determinado para obtener un mensaje, sino que ha dado simultáneamente miles de órdenes que permiten que ese objetivo sea alcanzado. Ha calculado la distancia a la que tenía que estar el libro, adecuando el esfuerzo muscular sobre los msculos ciliares para que el cristalino se abombe hasta producir la acomodación requerida, ha sincronizado el movimiento de nuestros dos ojos para que se produzca el balanceo necesario para la lectura, se han dado instrucciones precisas a nuestras extremidades para pasar cada hoja con una precisión extrema… tan sólo por citar algunas de las tareas más evidentes.

Una cantidad extraordinaria de tareas de altísima dificultad y precisión que han sido realizadas de forma automática, sin apenas intervención volitiva. Un porcentaje muy elevado de todas esas tareas se han llevado a cabo gracias a la coordinación de la información visual procedente de los dos ojos, la visión binocular, posiblemente, la gran desconocida de la visión. Pese a su indudable importancia, la compleja interconexión de la información que proviene de los dos ojos ha dificultado en un grado incuestionable su estudio. Si nos fijamos en las publicaciones de las principales revistas de investigación en el campo de las ciencias de la visión, la binocularidad es tan sólo considerada en un porcentaje bajísimo de los artículos pubñicados. La gran mayoría de trabajos sobre este campo se centran en aplicaciones clínicas optométricas y oftalmológicas, y crean importantes lagunas en el conocimiento teórico de la visión binocular.Así, si difícil es comprender por qué tenemos dos ojos, más complejo resulta en muchos casos poder estudiarlo.

El planteamiento de este libro, ha sido la recopilación en un sólo texto de los principales aspectos teóricos de la binocularidad, expresándolos y adaptándolos a las necesidades de la docencia de las titulaciones centradas en las ciencias de la visión. El libro se ha estructurado siguiendo un recorrido lógico: las etapas de la visión binocular. En primer lugar, se estudian los aspectos motores necesarios para la coordinación de los movimientos de los dos ojos, primer paso para poder conseguir una única representación visual. Se describen los principales aspectos dinámicos de las acciones musculares (sin entrar en una descripcin anatómica profunda, que se deja a otros textos más especializados) y se analiza con profundidad la convergencia binocular, máximo exponente de la coordinación binocular. En segundo lugar, nos adentraremos en los complejos aspectos sensoriales de la visin binocular que permiten una representación de nuestro entorno, centrándonos en aquéllos que proporcionan información sobre direcciones y distancias, dotándonos de un sistema de referencia fexible y de alta precisión. El estudio comienza en la fusión binocular, fase inicial necesaria para una representación única, desde la que se irá avanzando en el análisis de la percepción hasta llegar al grado más alto de visión binocular: la estereopsis.

Esperamos que este libro pueda aportar una ayuda eficaz y fructífera a los estudiantes y docentes del área de las ciencias de la visión en un campo donde la bibliografía es escasa y prácticamente inexistente en castellano.

El presente estudio ha favorecido un reencuentro entre compañeros y entre los servicios de publicaciones de la Universitat de València y la Universidad de Alicante. De esto último solo nos cabe congratularnos.

1. La visión binocular

1.1 El sentido espacial de la percepción

La visión se puede entender como la interpretación del mundo exterior mediante sistemas internos de codifcación y representación a través de la extracción de la información contenida en las imágenes retinianas. Este libro se centra en el uso coordinado, tanto en el nivel motor como sensorial, de los dos ojos para dar lugar a una impresión mental simple del entorno que nos rodea. Por tanto, el objetivo fundamental de la visión binocular es la interpretación fdedigna de nuestro entorno en una única imagen perceptual a partir de las dos imágenes retinianas. Esta interpretación nos permite orientarnos dentro del entorno físico que nos rodea y detectar la posición espacial de un objeto, tanto su dirección como su distancia.

Si bien es verdad que viendo con un solo ojo tenemos sentido espacial, éste no es tan bueno como el que se obtiene con los dos ojos abiertos. Por ejemplo, si mantenemos recto un bolígrafo con una mano delante de nuestra cara con un solo ojo abierto, al intentar tocar rápidamente su extremo con el índice de la otra mano libre con el brazo alzado, nunca lo conseguiremos; en cambio, con los dos ojos abiertos sí. Esto pone de manifiesto que la coordinación dedo-cerebro no es la misma nutriéndose de la información que recibe de un solo ojo, que si lo hace de los dos. Por tanto, este sencillo ejemplo nos muestra cómo la visión binocular debe aportar algunas ventajas perceptuales con respecto a la visión monocular. Veremos a lo largo del libro, entre otros aspectos, cuáles son.

1.2 El espacio visual

En principio, se debe presuponer que la representación e interpretación visual del espacio físico debe ser lo más fidedigna posible. Sin embargo, muchos investigadores se han planteado qué tipo de espacio es, matemáticamente hablando, el espacio visual. Esta pregunta es de gran importancia, ya que la medida de distancias en el espacio visual dependerá en gran medida de la métrica del espacio visual. Las diferencias entre una métrica euclídea (la que utiliza un arquitecto o un ingeniero civil) o no euclídea se traducirán en que la medida de distancias en el espacio visual será más o menos parecida a la que se da en el espacio físico. En ese sentido, las primeras experiencias se llevaron a cabo en 1913 (Regan 1991), siendo Blumenfeld el primero en hacer una experiencia en este sentido: la alineación al nivel de los ojos de dos grupos de puntos paralelos. El resultado fue que, cuando el observador los consideraba paralelos, los puntos estaban orientados de forma diferente, tal y como se ve en la fig. 1.1. Por tanto, el espacio visual binocular no es euclídeo.

Fig. 1.1 Experiencia de Blumenfeld.

Experiencias más precisas, como las realizadas por Foley en 1972 e Higashiyama en 1984 demostraron que la métrica del espacio visual binocular no es homogénea en todas las direcciones. En estas experiencias, los observadores debían construir figuras rectangulares, como triángulos rectángulo y cuadrados (fig. 1.2), obteniendo figuras deformadas en el espacio físico que se interpretaban como figuras rectas en el espacio visual.

Fig. 1.2 Experiencias de Foley (arriba) e Higashiyama (abajo).

1.3 Evolución de la visión binocular

Existen importantes diferencias entre los sistemas visuales de las diversas especies, motivadas por los diferentes caminos evolutivos que éstas han seguido. Así, para las especies herbívoras, la principal necesidad es la detección de peligro, que se cubre si se tiene un campo visual lo más amplio posible. Para obtener este campo visual máximo, los ojos se colocan lateralmente, dando 360º de campo visual pero sin apenas solapamiento de los mismo (fig. 1.3). Sin embargo, en las especies cazadoras, más evolucionadas, se precisa una visión que permita detectar la distancia a la que están las presas, lo que deriva en una posición frontal de los ojos que provoque en un solapamiento de los campos visuales monoculares que den lugar a la visión binocular.

Fig. 1.3 Campos visuales monocular y binocular del conejo (izquierda) y del gato (derecha).

Estas diferencias se extienden también a aspectos fisiológicos. En el quiasma óptico se produce un cruce entre la información que proviene de los ojos y se dirige al cerebro. En los animales inferiores, la decusación o cruce es total, de forma que no existe superposición de la información. Sin embargo, en los mamíferos se produce una decusación parcial que se conoce como semidecusación quiasmática, que permite que la información de ambos ojos sea combinada (fig. 1.4). Esto acarrea consigo, entre otras cosas, que la parte izquierda del espacio físico se analiza sensorialmente en el cerebro derecho, y la parte derecha en el cerebro izquierdo. Por tanto, una lesión irreversible en el córtex visual derecho provocaría una ceguera en todo el espacio físico izquierdo.

Fig. 1.4 Esquema de los caminos visuales con la aparición de la semidecusación quiasmática (Artigas, et al., 1995).

1.4 Condiciones para la visión binocular

Se deben verificar cuatro condiciones básicas por orden de prioridad para que exista visión binocular:

1.  Los dos campos visuales monoculares deben solaparse en una región suficientemente amplia para obtener un campo binocular extenso, como ocurre en las especies carnívoras (fig. 1.3).

2.  Los ojos deben moverse de forma coordinada para que los ejes visuales se crucen sobre un mismo punto de fijación, permitiendo que las imágenes se formen sobre áreas simétricas en las retinas de los dos ojos (fig. 1.5).

Fig. 1.5 Esquema de alineación de los ejes visuales de ambos ojos para conseguir la fijación bifoveal: el punto de fijación F se proyecta simultáneamente en las dos fóveas.

3.  La información recibida en ambas retinas debe transmitirse a regiones asociadas del córtex visual, es decir, que se mantenga la correspondencia retiniana a lo largo de los caminos visuales de procesado de la información visual. Por ejemplo, en la fig. 1.6, se puede apreciar cómo las dos fóveas (símbolos claros) tienen en común el punto de fijación F por lo que las rutas neurales asociadas a estos puntos retinianos se agrupan en columna en el cuerpo geniculado lateral (CGL) para salir conjuntamente hacia el córtex visual. Pero esto mismo se da también para cualquier par de puntos retinianos (símbolos oscuros) en ambos ojos que tengan en común el mismo punto proyectado en el espacio objeto. Decimos, por tanto, que tanto las dos fóveas, como el otro par de puntos de la figura, son puntos retinianos correspondientes.

Fig. 1.6 Esquema sobre el mantenimiento de la correspondencia retiniana gracias a la semidecusación quiasmática. Los símbolos claros son las dos fóveas, que serían correspondientes o simétricas; los símbolos oscuros son un par de puntos retinianos correspondientes asociados a un punto del campo visual que no es de fijación (T); los símbolos cuadrados representan los centros de rotación de los globos oculares. Nótese cómo las rutas neurales que salen de los símbolos oscuros van a parar a la misma columna del cuerpo geniculado lateral (Reading, 1983).

4.  El cerebro debe tener la capacidad de fusionar las imágenes neurales obteniendo una representación única. Es decir, utilizando simbolismo matemático:

En definitiva, que exista alguna función neural/que, partiendo de las dos imágenes retinianas izquierda y derecha, permita crear una sola imagen final que sea el resultado de una superpositión o fusión de las dos imágenes retinianas. Para ejecutar óptimamente este proceso de fusión neural, es mejor que desde lo más temprano posible se agrupen las rutas neurales asociadas a puntos retinianos de ambos ojos que tengan en común el mismo punto objeto. Esto es preferible que sea posible en el mayor campo visual móvil y estacionario común entre ambos ojos.

1.5 Conceptos básicos

Al exponer las condiciones de la visión binocular han aparecido algunos conceptos que cabe matizar para mejorar la comprensión del apartado anterior:

Campo visual monocular (CV): zona del espacio donde son visibles los objetos simultáneamente manteniendo la mirada en un punto. Se puede medir de tres formas:

a) Trans-esclerótica: se observa enucleando el ojo, por detrás de la esclera.

b) Óptica: se calcula por el límite de la pupila de entrada.

c) Retiniana: se mide clínicamente mediante oftalmoscopía.

Campo de fijación binocular (CFB): región del espacio que contiene todos los puntos que pueden ser fijados por los dos ojos en movimiento mientras la cabeza permanece en posición estacionaria. A la vista de la fig. 1.7, tenemos que CFB ⊂CVB, o sea, que el campo de fijación binocular está dentro del campo visual binocular. Por tanto, si comparásemos estos conceptos entre especies, si CVB es grande, CFB también lo puede ser, lo cual implica mejor visión binocular.

Fig. 1.7 Campo de fijación binocular (izquierda) y campo visual binocular (derecha).

1.6 Grados de visión binocular

Partiendo de una clasificación clásica, que posteriormente se matizará según las teorías modernas, tenemos tres grados de visión binocular:

GRADO I:      no existe superposición (fusión neural) de las dos imágenes retinianas, lo cual provoca la visión doble o diplopía.

GRADO II:    existe fusión neural pero con algún esfuerzo, como por ejemplo, cuando uno se emborracha y pierde parcialmente la visión binocular estable.

GRADO III:   existe fusión neural sin esfuerzo, lo que se denota como visión estereoscópica o haplopía, la cual es la que se considera normal en la mayoría de nosotros.

Esto no significa que, por no ser capaces, de momento, de interpretar la imagen oculta tridimensional de un autoestereograma (fig. 1.8), no tengamos el grado III. En principio, si poseemos visión binocular aparentemente normal, somos del tipo III. Pero, ¿cómo entonces no percibimos la figura oculta del autoestereograma? Como veremos a lo largo de este libro, todos somos capaces de ver esta imagen tridimensional oculta, pero para ello solamente es necesario controlar la coordinación motora de ambos ojos, la coordinación sensorial, si es normal, se dará automáticamente.

Fig. 1.8 Ejemplo de autoestereograma de puntos aleatorios. ¿Qué figura matemática en tres dimensiones se oculta en la figura?

2. Cinemática del ojo

2.1 Introducción a la motilidad ocular

Los dos globos oculares, con sus anexos (músculos extraoculares, etc.) y conexiones nerviosas con y dentro del córtex visual, forman una entidad indivisible. No obstante, es conveniente analizar separadamente los subsistemas motor y sensorial. A partir de las condiciones para la visión binocular explicadas en el capítulo anterior, el subsistema motor tiene tres funciones principales:

– Incrementar la extensión del campo visual efectivo (monocular y binocular) variando la fijación binocular.

– Trasladar la imagen del objeto de interés a la fóvea y mantenerla allí para aprovechar la máxima agudeza visual de que disponemos.

–  Mantener la alineación de los dos ojos para asegurar la percepción haplópica (no doble).

Esto significa que el subsistema oculomotor está al servicio del subsistema sensorial, porque el segundo interviene en las últimas fases de la visión. Por tanto, hemos considerado conveniente comenzar este libro con los aspectos oculomotores, para a continuación relacionarlos con los aspectos sensoriales de la visión binocular.

Esta unidad temática que iniciamos, centrada en la motilidad ocular, consta de cuatro capítulos. Este capítulo se centra en la descripción geométrica de los movimientos monoculares. El capítulo III se dedica a analizar los agentes mecánicos que provocan los movimientos oculares. El capítulo IV se centra en una clasificación estrictamente funcional de los movimientos oculares. Y el capítulo V profundiza en los movimientos binoculares y sus anomalías (forias y estrabismos).

2.2 Conceptos iniciales: ejes, ángulos y pianos de referenda en el ojo

2.3 Posición de los ojos en la cabeza

Los ojos se sitúan en las órbitas oculares, cuyas paredes internas son paralelas y de dirección sagital. Las paredes externas forman un ángulo aproximado de 90º. Los ojos se insertan en las órbitas formando un ángulo de 45º, y éstas, con respecto a los ejes visuales paralelos, forman aproximadamente un ángulo de 23º (fig. 2.3).

Fig. 2.3 Posición de los ojos en las órbitas oculares (de Hugonnier 1977).

A partir del esquema de la última figura, podemos definir las siguientes posiciones del ojo:

Posición anatómica de reposo: los ojos no están sometidos a ningún tipo de estímulo. Es de ligera divergencia. No tiene interés, ya que es la posición que se da en un cadáver.

Posición fisiológica de reposo: sólo actúa el tono muscular. Es la que toman los ojos bajo anestesia.

Posición primaria: los ojos están mirando un objeto muy lejano a la misma altura que los ojos, lo cual significa tener los dos ejes visuales paralelos. Será siempre la posición inicial de cualquier movimiento ocular, como la marcan los ojos en la fig. 2.3.

Posición disociada: están todos los estímulos presentes, excepto el de fusión.

Posición de fijación: posición normal de los ojos cuando se fijan sobre un punto.

Posición diagnóstica de la mirada: posición forzada de ambos ojos para poner a prueba la acción máxima de cada músculo extraocular (§ Capítulo 5).

2.4 Ducciones

A partir de la definición de los ejes de Fick, cualquier rotación monocular alrededor de uno de estos ejes se denomina movimiento simple o secundario, mientras que cualquier combinación de movimientos o giros alrededor de un eje que no sea de Fick se denomina movimiento oblicuo o terciario.

En función de cuál sea la posición al final del movimiento, definimos:

Posición secundaria: aquella a la que se llega a través de un movimiento secundario de giro alrededor de los ejes Y o Z.

Posición terciaria: cualquier otra posición a la que se llega girando alrededor de un eje que no sea de Fick.

Las rotaciones monoculares que puede realizar el ojo se denominan ducciones y se pueden clasificar en:

Supraducción: elevación alrededor del eje Z.

Infraducción: depresión o descenso alrededor del eje Z.

Abducción: giro hacia el lado temporal alrededor del eje Y. También se denomina dextroducción en el OD y levoducción en el OI.

Adducción: giro hacia el lado nasal alrededor del eje Y. También se denomina levoducción en el OD y dextroducción en el OI.

Intorsión o inciclotorsión: giro alrededor del eje X en dirección nasal.

Extorsión o exciclotorsión: giro alrededor del eje X en dirección temporal.

Los movimientos terciarios se pueden descomponer en dos movimientos secundarios y su notación es la composición de los dos nombres. Así, un movimiento del ojo hacia el lado nasal y hacia arriba del ojo derecho se denominaría levosupraducción (fig. 2.4).

Fig. 2.4 Ducciones en el ojo derecho.

2.5 Sistemas de representación de los movimientos oculares

A la hora de plantear la cuestión de qué camino elige el ojo cuando realiza un movimiento oblicuo –desde la posición primaria O a la posición terciaria T– tenemos de partida que éste puede elegir voluntariamente infinitos caminos o rutas, pero lo que nos interesa es averiguar la ruta que elige involuntariamente. Desde un punto de vista lógico, el ojo elige siempre involuntariamente la ruta más corta, la del mínimo esfuerzo, la que podemos trazar visualmente a lo largo del segmento OT que une los dos puntos, pero ¿qué tipo de rotaciones monoculares implica hacer esto?, ¿se puede ejecutar este movimiento con un único giro, o es necesario hacer más de uno?

Para contestar a estas preguntas vamos a presentar varias rutas o caminos, las cuales nos conducirán a comprender las leyes de Donders y de Listing de los movimientos oculares, que presentaremos en el apartado siguiente. Para ello desarrollaremos un ejemplo numérico asociado a un esquema característico (fig. 2.5) en el que las posiciones primaria O y la terciaria T forman un rectángulo cuyos dos vértices adicionales son los puntos S (encima de O y a la izquierda de T) y R (a la derecha de O y debajo de T), todos ellos en un plano perpendicular al eje de fijación.

Fig.2.5 Ejemplo numérico de un movimiento terciario u oblicuo O→T

2.5.1 Ruta de Helmholtz

Propuesta por uno de los grandes científicos del siglo XIX, y «padre» de la Óptica Fisiológica, esta ruta plantea dos movimientos oculares (fig. 2.6):

Fig. 2.6 Ruta de Helmholtz y sistema asociado de representación (Φ,μ) de los movimientos oculares.

–  Sub-ruta H1: elevación (o descenso) λ, de O a S:

–  Sub-ruta H2: giro fuera del plano de Listing denotado como azimuth μ, de S a T:

Con estos dos parámetros de giro se puede formar un sistema no cartesiano de representatión dado que el azimuth no es un movimiento secundario, donde la variable horizontal es A. y la vertical μ (fig. 2.6, derecha), y en el que el origen es O y la positión final o terciaria es deg para el ejemplo desarrollado.

2.5.2 Ruta de Fick

Al igual que la anterior, se proponen dos sub-movimientos oculares (fig. 2.7):

Fig. 2.7 Ruta de Fick y sistema asociado de representación (ϕ,θ) de los movimientos oculares.

–   Sub-ruta F1: longitud ϕ, de O a R:

–   Sub-ruta F2: giro fuera del plano de Listing denotado como latitud θ, de R a T:

Con estos dos parámetros de giro se puede formar otra vez un sistema no cartesiano de representatión dado que la latitud no es un movimiento secundario, donde la variable horizontal es ϕ y la vertical θ (fig. 2.7, derecha), y en el que el origen es O y la positión final o terciaria es deg para el ejemplo desarrollado.

2.5.3 Ruta de Listing

Se basa en que el ojo va a ejecutar el camino más corto entre O y T, es decir, a través de la diagonal del rectángulo de vértices OSTR (fig. 2.8). Para ello, el ojo parece conocer el ángulo relativo α entre O y T, el cual se denota como meridiano y se deduce a partir de:

Fig. 2.8 Ruta de Listing y sistema asociado de representatión (ϕθ) de los movimientos oculares.

Tenido en cuenta el ángulo α, Listing encontró que, girando el eje Y de Fick un valor α, el ojo puede girar directamente de O a T con un valor β, denotado como excentricidad y que se deduce a partir de:

Reuniendo todas las variables de las tres rutas (Helmholtz, Fick y Listing), aparecen las relaciones siguientes por trigonometría simple:

Fig. 2.9 Comprobación de la falsa torsión.

2.6 Leyes de Donders y de Listing

En principio, si tratamos al globo ocular como una esfera, no existe ningún impedimento geométrico para llegar a una posición terciaria T con un único eje de giro (fig. 2.9, derecha). Sin embargo, desde un punto de vista de estudio de los movimientos es más sencillo descomponer cualquier movimiento terciario como composición de movimientos secundarios. Por ejemplo, para llegar a una posición terciaria del ojo derecho arriba y a la derecha, podemos realizar una dextrosupraducción o una supraducción y luego una dextroducción o abducción, que es la ruta de Helmholtz. En general, para ir de la posición primaria a una terciaria, el ojo siempre usa la ruta más corta, siguiendo un principio de mínimo esfuerzo, girando alrededor de un eje perpendicular al plano que contiene el punto inicial y final (el plano QOT de la fig. 2.8), que es la ruta de Listing. Ahora bien, aunque en principio parece que la posición final del ojo debería ser la misma por uno u otro camino, lo cierto es que la posición final es diferente. Lo podemos comprobar claramente en la fig. 2.9, en la que observamos cómo el giro del ojo por dos caminos diferentes da lugar a que la cruz pegada al ojo queda en una orientación diferente.

Si considerásemos el camino por movimientos secundarios (Helmholtz o Fick), habría que añadir al final una ligera torsión ω. Esta falsa torsión es producto de la diferencia geométrica de los dos movimientos. Sin embargo, la posición final del ojo es siempre la que se obtendría a través del camino más corto (ruta de Listing). Este aspecto lo indicó inicialmente Donders (1847) con su ley:

«El grado de falsa torsión ω asociado a una posición terciaria es independiente de cómo se llega esta posición.»

Listing (1854) concretó más esta ley, enunciando su ley:

«Cuando la línea principal de mirada es .llevada desde una posición primaria hasta cualquier otra posición terciaria, el ángulo de falsa torsión del ojo en esta posición es el mismo que el que se conseguiría si el ojo hubiese llegado a esta posi-ción girando β alrededor de un eje perpendicular al plano que contiene el punto inicial y final.»

Aunque la justificación geométrica completa del ángulo de falsa torsión ω es más complicada (Bennett & Rabbetts, 1989: 177), es posible relacionar esta nueva variable con las anteriores asociadas a las rutas de Fick y de Listing:

a)   Fotográfico: se basa en realizar una fotografía del ojo y comprobar la torsión producida.

b)   Post-imágenes: se produce una post-imagen en forma de cruz. Al mover el ojo en diferentes direcciones se observa que en las direcciones B, C, D y E no se ve variación, mientras que en las direcciones F, G, H y J se observa un giro de la cruz (fig. 2.10).

Fig. 2.10 Comprobación de la falsa torsión por post-imágenes.

PROBLEMAS

Problema resuelto

3. Dinámica del ojo

3.1 Consideraciones geométricas previas

Considerado pues el ojo como una esfera libre en el espacio tridimensional, veamos cuáles son los mecanismos que permiten moverla libremente. En general, si queremos mover una esfera cualquiera en las tres direcciones del espacio XYZ, es necesario desarrollar al menos 6 fuerzas que generen tres pares de éstas. Con este preámbulo, y teniendo en cuenta la posición de la córnea y la dirección de entrada de la luz (dirección sagital X), tenemos lo siguiente (fig. 3.1):

Fig. 3.1 Pares de fuerzas para girar libremente una esfera en el espacio tridimensional.

–   Para permitir una rotación alrededor del eje Y (abducción y adducción), y que no estorbe el paso de la luz, hacen falta un par de fuerzas sobre el eje Z.

–   Para permitir una rotación alrededor del eje Z (elevación y descenso), y que no estorbe el paso de la luz, hacen falta un par de fuerzas sobre el eje Y.

–   Para permitir una rotación alrededor del eje X (extorsión e intorsión), hacen falta un par de fuerzas alrededor de la sección circular de la esfera en el plano de Listing que no interfieran en las posiciones de los dos anteriores pares de fuerzas.

En el sistema anatómico del ojo, la naturaleza ha desarrollado exactamente seis músculos que permiten los tres pares de fuerzas comentados. Teniendo en cuenta varias secciones anatómicas del globo ocular (fig. 3.2), vemos que los músculos recto externo (RE) e interno (R Int.) son los que permiten los giros alrededor del eje Y (abducción y adducción); los músculos recto superior (RS) e inferior (R Inf.) son los responsables de poder girar alrededor del eje Z (elevación y descenso); y los músculos oblicuos superior (OS) e inferior (OI), con sus particularísimos sistemas de inserción ocular, se centran en los giros alrededor del eje X (extorsión e intorsión).

Fig. 3.2 Secciones anatómicas de la órbita ocular derecha para mostrar los músculos extraoculares. Izquierda: vista frontal; centro: vista superior; derecha: vista lateral.

No obstante, como veremos a continuación, las acciones de estos músculos no son tan sencillas como así parecen a partir de este razonamiento puramente geométrico.

3.2 Teoría clásica vs. moderna de las acciones músculo-oculares

El modelo clásico de rotaciones oculares se debe a Duane (1896, 1919, 1934), aunque ha sido extendido por los resultados de Boeder y Jampel (Tunnacliffe, 1997). En principio, el modelo clásico explica correctamente las acciones músculo-oculares a partir de la posición primaria de mirada (ejes visuales paralelos), pero falla cuando el movimiento ocular no empieza desde la posición primaria, que es justamente lo que complementan los resultados de la teoría moderna.

Para entender con profundidad las acciones músculo-oculares es necesario, en primer lugar, definir una serie de conceptos sencillos ligados a un esquema geométrico (fig. 3.3) donde se ilustra un músculo extraocular como una cuerda unida al globo ocular:

Fig. 3.3 Inserciones de los músculos extraoculares en el globo ocular.

Inserción ocular o anatómica (A): es el punto de inserción fija de los músculos en el globo ocular.

Inserción orbitaria (O): es el punto de la órbita del ojo donde se inserta el músculo.

Inserción fisiológica (P): punto tangente donde se aplica la fuerza del músculo al globo ocular.

Arco de contacto (AP): es la zona de contacto entre el músculo y el globo ocular.

Línea de acción (PO): línea de contracción del músculo ocular.

Plano de acción: es el plano que contiene la línea de acción y el centro de rotación del ojo. En la fig. 3.3, el plano de acción se correspondería con el plano de la página.

Por tanto, cuando se produce la acción del músculo, éste se contrae a lo largo de su línea de acción, de forma que el arco de contacto disminuye. Esto implica que la inserción fisiológica es variable, ya que lo único fijo es la inserción ocular o anatómica.

Ajustándonos de momento a la teoría clásica, el resultado de la acción muscular sobre el globo ocular depende de los factores siguientes:

–   Su línea y plano de acción.

–   La posición del eje visual respecto del plano de acción: cuando el plano de acción contiene el eje visual, el movimiento es único o simple, mientras que en aquellos músculos donde el plano de acción no contenga al eje visual tendremos movimientos complejos.

–   La situación de la inserción ocular en relación con el centro de rotación, si está delante o detrás de él.

3.2.1 Acción de los rectos externo e interno

En ambos casos, el plano de acción contiene el eje visual, por lo que su acción es simple. El recto externo tiene una acción abductora, mientras que el recto interno es adductor (fig. 3.4).

Fig. 3.4 Acciones del recto externo (en gris) e interno (en negro) en el ojo derecho.

3.2.2 Acción de los rectos superior e inferior

El plano de acción del recto superior no contiene el eje visual, por lo que los movimientos que ocasiona son más complejos. Su línea de acción forma un ángulo de 23° con el eje visual, como se puede ver en la fig. 3.5, de forma que se originan componentes tanto en la dirección del eje visual, produciendo una elevación, como en la perpendicular, produciendo una adducción. Debido a que su inserción está en el cuadrante temporal superior, también se produce una ciclotorsión hacia el lado nasal, es decir, una intorsión.

Fig. 3.5 Acción del recto superior en el ojo derecho.

Al igual que en caso anterior, el plano de acción del recto inferior no contiene el eje visual. Su línea de acción forma también un ángulo de 23° con el eje visual (fig. 3.6). La acción de este músculo también es triple: adductora, depresora (provoca una infraducción) y extorsionadora.

Fig. 3.6 Acción del recto inferior en el ojo derecho.

3.2.3 Acción de los oblicuos superior e inferior

La inserción orbitaria está en la tróclea, de forma que su plano de acción está inclinado respecto al eje visual aproximadamente 51° (fig. 3.7). Su inserción anatómica se encuentra en el cuadrante temporal posterior, por lo que al contraerse da lugar a tres movimientos: infraducción, abducción e intorsión.

Fig. 3.7 Acción del oblicuo superior en el ojo derecho.

En el caso del oblicuo inferior, sus inserciones son similares a las del oblicuo superior, pero por la parte inferior del globo ocular (fig. 3.8). Sus principales acciones son elevadora, extorsionadora y abductora.

Fig. 3.8 Acción del oblicuo inferior en el ojo derecho.

3.2.4 Acciones desde una posición no primaria de mirada

En la teoría clásica de Duane sobre rotaciones oculares, los movimientos se basan en un centro de rotación estacionario e inserciones fisiológicas que se mue-ven junto con el globo ocular. Por ejemplo, en el caso del recto superior, éste tiene una inserción fisiológica que se mueve nasal o temporalmente a medida que el ojo adduce o abduce, respectivamente. Boeder demostró en 1961 que, como la inserción ocular de los músculos extraoculares es ancha y en forma de abanico, la inserción fisiológica no rota fuera del plano de acción. En la teoría clásica de Duane, el recto superior se considera el principal elevador cuando el ojo abduce, relegando este papel al oblicuo inferior cuando el ojo adduce. Sin embargo, el análisis de Boeder, corroborado clínicamente por Jampel (1963), demuestra que el oblicuo superior es el principal elevador tanto en la adducción como en la abducción. Como se muestra en la fig. 3.9, si la posición inicial, no primaria, de mirada es una posición lateral provocada inicialmente por una abducción de 30°, en una elevación directa de 30° contribuyen, de mayor a menor peso, el recto superior, el oblicuo inferior y, sorprendentemente, el recto interno. Si la posición lateral inicial procede de una adducción de 30°, ante la elevación directa de 30°, sigue manteniendo el mayor peso el recto superior, pero le sigue, el recto externo, y después el oblicuo inferior.

Fig. 3.9 Porcentajes de contribución según la teoría moderna de Boeder del recto superior, el oblicuo inferior y los rectos horizontales ante una elevación de 30° que comienza desde un estado de abducción o adducción indicado en el eje de abscisas. Tomando el valor 0° en el eje de abcisas tenemos la predicción del modelo clásico de Duane.

Estos resultados sorprendentes sobre las contribuciones de los rectos laterales u horizontales se deben a que en, la elevación, las inserciones de estos músculos quedan por encima del centro de rotación, por lo que contribuyen también. De forma análoga, aunque con ligeros cambios, puede decirse lo mismo en un descenso que parte de una posición lateral de mirada (fig. 3.10) para el recto inferior, el oblicuo superior y los rectos horizontales.

Fig. 3.10 Porcentajes de contribución según la teoría moderna de Boeder del recto inferior, el oblicuo superior y los rectos horizontales ante un descenso de 30° que comienza desde un estado de abducción o adducción indicado en el eje de abscisas. Tomando el valor 0° en el eje de abcisas tenemos la predicción del modelo clásico de Duane.

3.3 Músculos sinergistas y antagonistas: ley de Sherrington

Con todo esto, partiendo únicamente de la posición primaria de mirada, la fig. 3.1 resume las acciones principales y secundarias de los músculos extraoculares. Según esta figura, debido a las diferentes acciones de cada uno de los músculos, para un determinado movimiento son varios los músculos que actúan cooperativamente. Estos músculos se denominan sinergistas homolaterales (del mismo ojo). Así, cuando se produce una abducción en el ojo derecho, es fundamentalmente el recto externo el que actúa, aunque también hay contribuciones de los oblicuos superior e inferior. De esta manera, diremos que el recto externo, el oblicuo superior y el oblicuo inferior son sinergistas para la abducción. Para la adducción, sin embargo, los sinergistas son el recto interno, el recto superior y el recto inferior. En general, para las seis ducciones fundamentales encontramos las siguientes sinergias homolaterales:

–   Abducción: recto externo, oblicuo superior y oblicuo inferior.

–   Adducción: recto interno, recto superior y recto inferior.

–   Supraducción (elevación): recto superior y oblicuo inferior.

–   Infraducción (descenso): recto inferior y oblicuo superior.

–   Intorsión: recto superior y oblicuo superior.

–   Extorsión: recto inferior y oblicuo inferior.

Evidentemente, al igual que varios músculos cooperan para una acción, para determinadas acciones, cuando un músculo se contrae es necesario que otro se relaje para evitar que se produzcan acciones contrarias que anulen el movimiento. Así, cuando el recto externo se contrae en una abducción, es necesario que el recto interno se relaje. Llamaremos antagonistas homolaterales a los músculos que se deben relajar para que se produzca una determinada acción de otro músculo. Por ejemplo, los antagonistas homolaterales del recto superior en la supraducción son el recto inferior y el oblicuo superior cuya acción es precisamente la contraria. Aunque las acciones son más complejas, se suele hablar de tres pares de antogonistas homolaterales: el recto interno y el recto externo, el recto superior y recto inferior, y el oblicuo superior y el oblicuo inferior.

En principio, este análisis está plenamente justificado por los principios fisiológicos que rigen los movimientos musculares de todo el cuerpo humano, y que quedan escuetamente resumidos en la ley de Sherrington: «cuando el sinergista se contrae, el antagonista se relaja». Esta ley, propia de todos los músculos del cuerpo, se aplica con plena validez sobre los músculos extraoculares. Sin entrar en detalle en los aspectos neurológicos (Hugonnier, 1977; Carpenter, 1991; Tunnacliffe, 1997) de los movimientos oculares, esta ley simplemente enuncia que algunos músculos reciben una orden excitatoria y otros inhibitoria. Aun así, se puede aportar otro punto de vista desde un enfoque estrictamente mecánico (fig. 3.11). Si consideramos los rectos horizontales, en una abducción el recto externo se contrae, lo cual significa que «tira» del globo ocular, y el recto interno se relaja. Sin embargo, no existe ninguna incongruencia si analizamos el proceso al revés, es decir, que cuando se ejecuta una abducción, el recto interno se relaja proporcionando un impulso que debe frenar el recto externo contrayéndose adecuadamente.

Fig. 3.11 Interpretación de la ley de Sherrington en los rectos horizontales en el ojo derecho. Izquierda: abducción; derecha: adducción.

3.4 Sistemas de representación de las acciones músculo-oculares

Existen muchos esquemas –de Van der Hoeve, Tschermark, Franceschetti, Pascal, etc.– que buscan ayudar a memorizar los diferentes movimientos oculares y las acciones principales y secundarias de la fig.3.1. Por ejemplo, el esquema de Baillart-Márquez (fig. 3.12) representa las acciones de cada músculo con una serie de flechas, cuya longitud está relacionada con la contribución relativa en el movimiento producido.

Fig. 3.12 Diagrama de Baillart–Márquez.

4. Tipos de movimientos oculares

4.1 Necesidad de los movimientos oculares

Existen numerosas evidencias que indican que existe mejor calidad de imagen con movimientos oculares que sin ellos. Sin duda, la más clara que podemos citar es la experiencia de Kelly de estabilización de la imagen retiniana (Burbeck y Kelly, 1984). El planteamiento de esta experiencia era que la estabilización de la imagen en la retina permitiría alcanzar el máximo de agudeza visual (AV), ya que se evitaría el emborronamiento asociado al movimiento de la imagen que producen los movimientos oculares. Sin embargo, la estabilización de la imagen en la retina daba lugar a la desaparición de la misma (fading). Este fenómeno se produce por la saturación de los fotorreceptores retinianos y los pequeños movimientos oculares rápidos previenen su aparición.

Otro ejemplo sobre la necesidad de los movimientos oculares para poder ver es el fenómeno Troxler (Tunnacliffe, 1997: 394). Manteniendo la mirada fija sobre la cruz central (fig. 4.1), el disco difuminado de arriba desaparece paulatinamente y es rellenado por el fondo. En cambio, el disco inferior, con bordes nítidos, no desaparece. Pero, desplazando la fijación al punto lateral recuperamos la percepción del disco difuminado superior. Sin entrar en detalle en las causas neurofisiológicas y las consecuencias psicofísicas de este efecto, analizemos las consecuencias de este fenómeno desde el punto de vista filogenético. Supongamos dos primates, tal que uno de ellos no pudiera mover los ojos y el otro sí. Supongamos también que el círculo difuminado fuera una fruta camuflada o, mucho peor, un depredador camuflado. Para el primer primate, el no poder mover los ojos supondría que no detectaría fácilmente la fruta camuflada o, en el peor de los casos, supondría su captura y muerte. En cambio, el segundo primate, gracias a los movimientos oculares, sí que podría detectar fácilmente el fruto o escapar del depredador, por lo que sobreviviría con mayor probabilidad que su congénere y podría transmitir genéticamente sus propiedades visuales a sus parientes.

Fig. 4.1 Fenómeno Troxler sobre la necesidad de los movimientos oculares para detectar imágenes diferentes. Si fijas la mirada sobre la cruz del centro durante varios segundos, el área circular de arriba desaparecerá paulatinamente, pero volverá a aparecer si cambias la mirada al punto situado lateralmente.

Hasta ahora hemos planteado la necesidad de los movimientos oculares sin tener en cuenta aspectos más realistas. Consideremos en primer lugar la aportación del movimiento de la cabeza. El cráneo en sí podemos considerarlo como el trípode de una videocámara: moviendo los brazos del trípode movemos al compás ésta; o de forma análoga, un estímulo situado lateralmente se visualiza instintivamente girando la cabeza, pero para ello los ojos deben «acompañar» el movimiento del cráneo. Sin embargo, a veces surge la necesidad de mover los ojos independientemente de los movimientos craneales. Por tanto, resulta más ventajoso disponer de sistemas automáticos de compensación del movimiento del cráneo.

Consideremos en segundo lugar el mapa retiniano, o en la analogía que seguimos, la extensión del sensor optoelectrónico. En el caso humano, es bien sabido que las propiedades fotosensibles varían espacialmente a lo largo de la retina, sobre todo desde el centro de la fóvea (con agudeza visual máxima) hacia la perifóvea. Por tanto, resultaría ventajoso disponer de movimientos oculares que centraran fácilmente el estímulo de interés en la fóvea. En el caso de la videocámara, este procedimiento no sería necesario porque sus propiedades fotosensibles son espacialmente homogéneas.

Por otro lado, teniendo en cuenta las dimensiones del entorno que nos rodea y la extensión reducida del campo de visión, es ventajoso también disponer de mecanismos que nos permitan ampliarlo rápidamente. En el caso de la videocámara esto se consigue con la movilidad del trípode. En el caso humano, podemos ampliar el campo de fijación binocular hasta los 360° («ver por la espalda») con movimientos oculares coordinados con los de la cabeza.

Por último, debido a las ventajas de la visión binocular haplópica, los dos ojos deberían moverse de forma coordinada. Por ejemplo, presionando levemente uno de los dos ojos podemos notar qué tipo de desventaja supondría esto. En el caso de dos videocámaras, esta coordinación equivaldría a un control electromecánico exacto y preciso.

Por lo tanto, parece evidente que resulta más ventajoso para la visión humana que existan movimientos oculares. Las ventajas o funciones que aportan los movimientos oculares se pueden descomponer en:

1.  Centrado de la imagen en la fóvea, que es la región de AV máxima.

2.  Incremento del campo visual efectivo.

3.  Mantenimiento de la fijación binocular.

4.2 Clasificación de los movimientos oculares

Existen muchas y variadas clasificaciones de los movimientos oculares, atendiendo a diferentes aspectos, como por ejemplo, el que sean binoculares o monoculares, reflejos o voluntarios, o según su rutas neurales de control (Hugonnier, 1977; Carpenter, 1991). Sin embargo, en estas clasificaciones siempre existen movimientos de difícil clasificación, por lo que es necesario hacer uso de clasificaciones más correctas que sean claras a la hora de determinar las características del movimiento. En esa línea, la clasificación funcional de Carpenter (1988, 1991) parece la más coherente, ya que se basa en atender a la funcionalidad del movimiento. Según este criterio, podemos determinar tres tipos de movimientos:

1.  Movimientos para el mantenimiento de la mirada: son aquellos que compensan el movimiento de la cabeza o de los objetos para que permanezca la mirada fija sobre el objeto (centrado de la imagen en la fóvea). Se dan dos tipos de estos movimientos: vestíbulo-oculares (compensan los movimientos de la cabeza) y optocinéticos (compensan los movimientos del objeto).

2.  Movimientos para el desplazamiento de la mirada: permiten pasar la atención de un objeto a otro (incremento del campo visual efectivo). Fundamentalmente, se dan tres tipos: sacádicos, persecuciones o de seguimiento y vergencias.

3.  Movimientos de fijación o micromovimientos que evitan el fenómeno del fading (mantenimiento de la fijación binocular): trémores, microsacádicos y fluctuaciones.

4.3 Movimientos para el mantenimiento de la mirada

Son aquellos encargados de mantener la mirada sobre un objeto con independencia de los movimientos de la cabeza o del objeto. Los movimientos que compensan los movimientos de la cabeza se denominan vestíbulo-oculares o vestibulares, mientras que los que compensan el movimiento del objeto se denominan optocinéticos.

4.3.1 Movimientos vestíbulo-oculares

Se originan en el sistema vestibular, el centro de control de nuestro sistema de posicionamiento espacial. Este sistema, situado en el oído interno (laberinto), consiste en tres anillos dispuestos perpendicularmente entre sí (fig. 4.2), por los que corre un fluido fisiológico denominado endolinfa. Los movimientos de éste permiten conocer el sentido y dirección de los movimientos de la cabeza, posibilitando activar el sistema oculomotor y compensarlos. Son movimientos involuntarios, como demuestra el hecho de que la estimulación con calor del fluido endolinfático produce movimientos oculares, al producirse corrientes de convección que mueven la endolinfa, que dan lugar a señales falsas de posición espacial. La fig. 4.3 indica cómo se produce la compensación de los movimien-tos de la cabeza. Cuando la cabeza gira 30° a la derecha, los ojos efectúan una levoducción de 30° para compensar este giro. Otro movimiento de compensación son las ciclotorsiones, que se producen para compensar los giros de la cabeza en el plano frontal.

Fig. 4.2 Sistema vestibular del oído (izquierda) y posición relativa en la cabeza (derecha).

Fig. 4.3 Compensación de los movimientos de la cabeza mediante los movimientos vestibulares.

4.3.2 Movimientos optocinéticos

La respuesta optocinética está, más bien, asociada a unas condiciones específicas de laboratorio por lo que, en condiciones normales, es bastante difícil establecer el peso relativo entre los movimientos optocinéticos y los movimientos vestibulares. Aún así, podemos relacionarlo directamente con el movimiento de mirada que hace un viajero de un tren cuando sigue el paisaje por la ventana. Estas condiciones especiales de laboratorio tienen que ver con el tipo de estímulo visual y la actitud del observador. El estímulo visual debe ser un patrón abstracto (tiras verticales o puntos aleatorios) que cubran todo el campo visual moviéndose de forma rotacional con respecto el observador. El observador, ante este patrón visual, no encuentra nada específico o de interés para atraer su atención, por lo que seguirá el patrón en movimiento sin ningún foco de atención. Con estas condiciones, la relación estímulo/respuesta tiene solamente la dimensión de velocidad (angular), no de posición. En tales circunstancias, se han descubierto una serie de movimientos periódicos alternantes entre fases lentas y rápidas que se denominan nistagmus optocinético (opto-kinetic nystagmus – OKN). Pues bien, si designamos ganancia al cociente entre la velocidad del ojo en la fase lenta del OKN y la velocidad del estímulo, resulta siempre que la ganancia OKN es menor que 1 y decreciente con la velocidad del estímulo (hasta 60 deg/s), lo cual nos marca el límite fisiológico de este tipo de movimiento ocular. Otro aspecto interesante destacable es que los OKN se pueden utilizar como base para la medida de la agudeza visual en neonatos (Rabbetts, 1998: 39; Tunnacliffe, 1997: 556).

4.4 Movimientos para el desplazamiento de la mirada