Visión binocular

Principio de visión binocular con horóptero mostrado

En biología, la visión binocular es un tipo de visión en la que un animal tiene dos ojos capaces de mirar en la misma dirección para percibir una única imagen tridimensional de su entorno. La visión binocular no suele referirse a la visión en la que un animal tiene ojos en lados opuestos de la cabeza y no comparte campo de visión entre ellos, como en algunos animales.

El investigador neurológico Manfred Fahle ha declarado seis ventajas específicas de tener dos ojos en lugar de uno solo:

1. Le da a una criatura un "ojo delgado" en caso de que uno esté dañado.
2. Da un campo de visión más amplio. Por ejemplo, los humanos tienen un campo de visión horizontal máximo de aproximadamente 190 grados con dos ojos, aproximadamente 120 grados de los cuales componen el campo de visión binocular (ver ambos ojos) flanqueado por dos campos unioculares (ver sólo por un ojo) de aproximadamente 40 grados.
3. Puede dar estereopsis en la que la disparidad binocular (o paralaja) proporcionada por las diferentes posiciones de los dos ojos en la cabeza da una percepción precisa de profundidad. Esto también permite a una criatura romper el camuflaje de otra criatura.
4. Permite que los ángulos de las líneas de vista de los ojos, relativos entre sí (vergencia), y aquellas líneas relativas a un objeto particular (ángulo de contacto) sean determinadas desde las imágenes en los dos ojos. Estas propiedades son necesarias para la tercera ventaja.
5. Permite a una criatura ver más o todo un objeto detrás de un obstáculo. Esta ventaja fue señalada por Leonardo da Vinci, quien señaló que una columna vertical más cercana a los ojos que un objeto en el que una criatura está mirando podría bloquear algo del objeto del ojo izquierdo pero esa parte del objeto podría ser visible al ojo derecho.
6. Da summación binocular en la que se mejora la capacidad de detectar objetos débiles.

Otros fenómenos de la visión binocular incluyen la discriminación utrocular (la capacidad de saber cuál de los dos ojos ha sido estimulado por la luz), el dominio del ojo (el hábito de usar un ojo cuando se apunta algo, incluso si ambos ojos están abiertos), la alelotropía (el promedio de la dirección visual de los objetos vistos por cada ojo cuando ambos ojos están abiertos), la fusión binocular o unicidad de visión (ver un objeto con ambos ojos a pesar de que cada ojo tiene su propia imagen del objeto) y la rivalidad binocular (ver uno la imagen de un ojo alterna aleatoriamente con la del otro cuando cada ojo ve imágenes que son tan diferentes que no se pueden fusionar).

La visión binocular ayuda con las habilidades de desempeño, como atrapar, agarrar y mover. También permite a los humanos caminar sobre y alrededor de obstáculos a mayor velocidad y con más seguridad. Los optometristas y ortoptistas son profesionales del cuidado de la vista que solucionan problemas de visión binocular.

Etimología

El término binocular proviene de dos raíces latinas, bini para doble y oculus para ojo.

Campo de visión y movimientos oculares

El campo de visión de una paloma en comparación con el de un búho.

Algunos animales, generalmente, pero no siempre, animales de presa, tienen sus dos ojos colocados en lados opuestos de sus cabezas para brindar el campo de visión más amplio posible. Los ejemplos incluyen conejos, búfalos y antílopes. En tales animales, los ojos a menudo se mueven de forma independiente para aumentar el campo de visión. Incluso sin mover los ojos, algunas aves tienen un campo de visión de 360 grados.

Algunos otros animales, generalmente, pero no siempre, animales depredadores, tienen sus dos ojos colocados en la parte delantera de sus cabezas, lo que permite la visión binocular y reduce su campo de visión a favor de la estereopsis. Sin embargo, los ojos que miran hacia el frente son un rasgo muy evolucionado en los vertebrados, y solo existen tres grupos de vertebrados con ojos verdaderamente hacia el frente: primates, mamíferos carnívoros y aves rapaces.

Algunos animales depredadores, especialmente los grandes, como los cachalotes y las orcas, tienen los dos ojos colocados en lados opuestos de la cabeza, aunque es posible que tengan algo de campo visual binocular. Otros animales que no son necesariamente depredadores, como los murciélagos frugívoros y varios primates, también tienen ojos que miran hacia el frente. Por lo general, estos son animales que necesitan una discriminación/percepción de profundidad fina; por ejemplo, la visión binocular mejora la capacidad de recoger una fruta elegida o de encontrar y agarrar una rama en particular.

La dirección de un punto en relación con la cabeza (el ángulo entre la posición de frente y la posición aparente del punto, desde el egocentro) se denomina dirección visual o versión. El ángulo entre la línea de visión de los dos ojos al fijar un punto se denomina disparidad absoluta, paralaje binocular o demanda de vergencia (generalmente solo vergencia). La relación entre la posición de los dos ojos, la versión y la vergencia está descrita por la ley de dirección visual de Hering.

En los animales con ojos que miran hacia el frente, los ojos generalmente se mueven juntos.

La grúa coronada gris, un animal que tiene ojos lateralmente colocados que también pueden enfrentarse hacia adelante.

Los movimientos oculares son conjuntivos (en la misma dirección), en versión movimientos oculares, generalmente descritos por su tipo: movimientos sacádicos o seguimiento suave (también nistagmo y reflejo vestíbulo-ocular). O son movimientos oculares disyuntivos (en dirección opuesta), de vergencia. La relación entre los movimientos oculares de versión y vergencia en humanos (y en la mayoría de los animales) se describe mediante la ley de inervación igual de Hering.

Algunos animales usan las dos estrategias anteriores. Un estornino, por ejemplo, tiene ojos colocados lateralmente para cubrir un amplio campo de visión, pero también puede moverlos juntos para apuntar hacia el frente para que sus campos se superpongan dando estereopsis. Un ejemplo notable es el camaleón, cuyos ojos parecen estar montados en torretas, cada una moviéndose independientemente de la otra, arriba o abajo, izquierda o derecha. Sin embargo, el camaleón puede llevar ambos ojos a un solo objeto cuando está cazando, mostrando vergencia y estereopsis.

Suma binocular

La suma binocular es el proceso por el cual el umbral de detección de un estímulo es menor con dos ojos que con uno. Hay varios tipos de posibilidades al comparar el rendimiento binocular con el monocular. La suma binocular neural ocurre cuando la respuesta binocular es mayor que la suma de probabilidad. La suma de probabilidades supone una independencia completa entre los ojos y predice una proporción que oscila entre el 9 y el 25 %. La inhibición binocular ocurre cuando el rendimiento binocular es menor que el rendimiento monocular. Esto sugiere que un ojo débil afecta a un buen ojo y provoca una visión combinada general. La suma binocular máxima se produce cuando las sensibilidades monoculares son iguales. Las sensibilidades monoculares desiguales disminuyen la suma binocular. Hay sensibilidades desiguales de los trastornos de la visión, como la catarata unilateral y la ambliopía. Otros factores que pueden afectar la suma binocular incluyen la frecuencia espacial, los puntos retinales estimulados y la separación temporal.

Interacción binocular

Además de la suma binocular, los dos ojos pueden influirse mutuamente al menos de tres formas.

• Diámetro de pila. La luz que cae en un ojo afecta el diámetro de los alumnos en ambos ojos. Uno puede ver fácilmente esto mirando el ojo de un amigo mientras cierra el otro: cuando el otro ojo está abierto, el alumno del primer ojo es pequeño; cuando el otro ojo está cerrado, el alumno del primer ojo es grande.
• Alojamiento y vergencia. El alojamiento es el estado de foco del ojo. Si un ojo está abierto y el otro cerrado, y uno se centra en algo cercano, el alojamiento del ojo cerrado se convertirá en el mismo que el del ojo abierto. Además, el ojo cerrado tenderá a converger al punto en el objeto. El alojamiento y la convergencia están vinculados por un reflejo, por lo que uno evoca al otro.
• Transferencia interocular. El estado de adaptación de un ojo puede tener un pequeño efecto en el estado de adaptación de la luz del otro. Los efectos secundarios inducidos a través de un ojo se pueden medir a través del otro.

Unicidad de visión

Una vez que los campos de visión se superponen, existe la posibilidad de confusión entre la imagen del mismo objeto del ojo izquierdo y derecho. Esto se puede tratar de dos maneras: se puede suprimir una imagen, de modo que solo se vea la otra, o se pueden fusionar las dos imágenes. Si se ven dos imágenes de un mismo objeto, esto se conoce como visión doble o diplopía.

La fusión de imágenes (comúnmente conocida como 'fusión binocular') ocurre solo en un pequeño volumen de espacio visual alrededor de donde se fijan los ojos. Atravesando el punto de fijación en el plano horizontal hay una línea curva para la cual los objetos caen en los puntos retinianos correspondientes en los dos ojos. Esta línea se llama horóptero horizontal empírico. También hay un horóptero vertical empírico, que se inclina efectivamente lejos de los ojos por encima del punto de fijación y hacia los ojos por debajo del punto de fijación. Los horópteros horizontales y verticales marcan el centro del volumen de unicidad de visión. Dentro de este volumen delgado y curvo, los objetos más cercanos y más lejanos que los horópteros se ven como únicos. El volumen se conoce como área de fusión de Panum (supuestamente se llama área porque Panum la midió solo en el plano horizontal). Fuera del área de fusión de Panum (volumen), se produce visión doble.

Ojo dominante

Cuando cada ojo tiene su propia imagen de los objetos, resulta imposible alinear imágenes fuera del área de fusión de Panum con una imagen dentro del área. Esto sucede cuando uno tiene que señalar un objeto distante con el dedo. Cuando uno mira la yema del dedo, es único pero hay dos imágenes del objeto distante. Cuando uno mira el objeto distante, es único pero hay dos imágenes de la yema del dedo. Para apuntar con éxito, una de las imágenes dobles debe tener prioridad y la otra debe ser ignorada o suprimida (lo que se denomina "dominancia ocular"). El ojo que puede moverse más rápido hacia el objeto y permanecer fijo en él es más probable que se denomine ojo dominante.

Estereopsis

La superposición de la visión se produce debido a la posición de los ojos sobre la cabeza (los ojos están situados en la parte delantera de la cabeza, no a los lados). Esta superposición permite que cada ojo vea los objetos con un punto de vista ligeramente diferente. Como resultado de esta superposición de la visión, la visión binocular proporciona profundidad. Stereopsis (de stereo, que significa "sólido" o "tridimensional", y opsis, que significa “apariencia” o “vista”) es la impresión de profundidad que se percibe cuando se ve una escena. con ambos ojos por alguien con visión binocular normal. La visualización binocular de una escena crea dos imágenes ligeramente diferentes de la escena en los dos ojos debido a que los ojos & # 39; diferentes posiciones en la cabeza. Estas diferencias, denominadas disparidad binocular, brindan información que el cerebro puede usar para calcular la profundidad en la escena visual, proporcionando un importante medio de percepción de la profundidad. Hay dos aspectos de la estereopsis: la naturaleza de la información del estímulo que especifica la estereopsis y la naturaleza de los procesos cerebrales responsables de registrar esa información. La distancia entre los dos ojos en un adulto es casi siempre de 6,5 cm y esa es la misma distancia en el desplazamiento de una imagen cuando se ve con un solo ojo. La disparidad retiniana es la separación entre los objetos vistos por el ojo izquierdo y el ojo derecho y ayuda a proporcionar una percepción de profundidad. La disparidad retinal proporciona una profundidad relativa entre dos objetos, pero no una profundidad exacta o absoluta. Cuanto más cerca estén los objetos entre sí, la disparidad retiniana será pequeña. Si los objetos están más alejados entre sí, la disparidad retiniana será mayor. Cuando los objetos están a la misma distancia, los dos ojos ven los objetos como iguales y no hay disparidad.

Alelotropía

Debido a que los ojos están en diferentes posiciones en la cabeza, cualquier objeto fuera de la fijación y fuera del plano del horóptero tiene una dirección visual diferente en cada ojo. Sin embargo, cuando las dos imágenes monoculares del objeto se fusionan, creando una imagen ciclópea, el objeto tiene una nueva dirección visual, esencialmente el promedio de las dos direcciones visuales monoculares. Esto se llama alelotropía. El origen de la nueva dirección visual es un punto aproximadamente entre los dos ojos, el llamado ojo ciclópeo. La posición del ojo ciclópeo no suele estar exactamente centrada entre los ojos, sino que tiende a estar más cerca del ojo dominante.

Rivalidad binocular

Cuando se muestran imágenes muy diferentes a las mismas regiones retinianas de los dos ojos, la percepción se asienta en uno por unos momentos, luego en el otro, luego en el primero, y así sucesivamente, mientras uno quiera mirar. Esta alternancia de percepción entre las imágenes de los dos ojos se denomina rivalidad binocular. Los seres humanos tienen una capacidad limitada para procesar una imagen por completo a la vez. Por eso se produce la rivalidad binocular. Varios factores pueden influir en la duración de la mirada en una de las dos imágenes. Estos factores incluyen el contexto, el aumento del contraste, el movimiento, la frecuencia espacial y las imágenes invertidas. Estudios recientes incluso han demostrado que las expresiones faciales pueden hacer que una imagen en particular preste más atención. Cuando se presenta una expresión facial emocional en un ojo y una expresión neutra en el otro ojo, la cara emocional domina a la cara neutra e incluso hace que la cara neutra no se vea.

Trastornos

Para mantener la estereopsis y la unicidad de la visión, los ojos deben apuntar con precisión. La posición de cada ojo en su órbita está controlada por seis músculos extraoculares. Ligeras diferencias en la longitud o la posición de inserción o la fuerza de los mismos músculos en los dos ojos pueden provocar la tendencia de que un ojo se desplace a una posición diferente en su órbita con respecto al otro, especialmente cuando uno está cansado. Esto se conoce como foria. Una forma de revelarlo es con la prueba de tapar-descubrir. Para hacer esta prueba, mire los ojos de una persona cooperativa. Cubre un ojo de esa persona con una tarjeta. Haga que la persona mire la punta de su dedo. Mueva el dedo alrededor; esto es para romper el reflejo que normalmente mantiene un ojo cubierto en la posición de vergencia correcta. Mantenga su dedo firme y luego destape el ojo de la persona. Mira el ojo descubierto. Es posible que lo vea pasar rápidamente de estar bizco o bizco a su posición correcta. Si el ojo descubierto se movió de afuera hacia adentro, la persona tiene esoforia. Si se movió de adentro hacia afuera, la persona tiene exoforia. Si el ojo no se movió en absoluto, la persona tiene ortoforia. La mayoría de las personas tienen cierta cantidad de exoforia o esoforia; es bastante normal. Si el ojo descubierto también se movió verticalmente, la persona tiene hiperforia (si el ojo se movió de abajo hacia arriba) o hipoforia (si el ojo se movió de arriba hacia abajo). Tales forias verticales son bastante raras. También es posible que el ojo tapado gire en su órbita, tal condición se conoce como cicloforia. Son más raras que las forias verticales. La prueba de cobertura también se puede utilizar para determinar la dirección de la desviación en las cicloforias.

La prueba de tapar-descubrir también se puede utilizar para trastornos más problemáticos de la visión binocular, las tropías. En la parte de cobertura de la prueba, el examinador mira el primer ojo mientras cubre el segundo. Si el ojo se mueve de adentro hacia afuera, la persona tiene exotropía. Si se movió de afuera hacia adentro, la persona tiene esotropía. Las personas con exotropía o esotropía tienen ojos saltones o bizcos, respectivamente. Estas son formas de estrabismo que pueden ir acompañadas de ambliopía. Existen numerosas definiciones de ambliopía. Una definición que incorpora todos estos define la ambliopía como una condición unilateral en la cual la visión es peor que 20/20 en ausencia de anomalías estructurales o patológicas obvias, pero con una o más de las siguientes condiciones que ocurren antes de la edad de seis años: ambliogénico anisometropía, esotropía o exotropía unilateral constante, isometropía bilateral ambliógena, astigmatismo unilateral o bilateral ambliógeno, degradación de la imagen. Cuando el ojo cubierto es el ojo no ambliópico, el ojo ambliópico de repente se convierte en el único medio de ver de la persona. El estrabismo se revela por el movimiento de ese ojo para fijarse en el dedo del examinador. También existen las tropías verticales (hipertropía e hipotropía) y las ciclotropías.

Las anomalías de la visión binocular incluyen: diplopía (visión doble), confusión visual (la percepción de dos imágenes diferentes superpuestas en el mismo espacio), supresión (donde el cerebro ignora todo o parte del campo visual de un ojo), horror fusionis (una evitación activa de la fusión por desalineación del ojo) y correspondencia retiniana anómala (donde el cerebro asocia la fóvea de un ojo con un área extrafoveal del otro ojo).

Las anomalías de la visión binocular se encuentran entre los trastornos visuales más comunes. Suelen estar asociados a síntomas como cefaleas, astenopía, dolor ocular, visión borrosa y diplopía ocasional. Alrededor del 20% de los pacientes que acuden a las clínicas de optometría tendrán anomalías en la visión binocular. Muchos niños en estos días usan dispositivos digitales durante un período de tiempo significativo. Esto podría dar lugar a diversas anomalías de la visión binocular (como amplitudes de acomodación reducidas, facilidad de acomodación y vergencia fusional positiva tanto de cerca como de lejos). La forma más efectiva de diagnosticar anomalías de la visión es con la prueba del punto cercano de convergencia. Durante la prueba NPC, un objetivo, como un dedo, se acerca a la cara hasta que el examinador nota que un ojo se ha girado hacia afuera y/o la persona ha experimentado diplopía o visión doble.

Hasta cierto punto, las disparidades binoculares pueden compensarse mediante ajustes del sistema visual. Sin embargo, si los defectos de la visión binocular son demasiado grandes (por ejemplo, si requieren que el sistema visual se adapte a desviaciones horizontales, verticales, torsionales o aniseicónicas demasiado grandes), los ojos tienden a evitar la visión binocular y, en última instancia, causan o empeoran una condición de estrabismo