Óptica

Los transductores biológicos

- El hombre como sistema se interrelaciona con el medio que lo rodea mediante un continuo intercambio de materia y energía. Este intercambio aporta, además de los componentes energéticos necesarios para el metabolismo, la información imprescindible para adaptarse a un medio externo en principio hostil.

- La información circula, una vez en el organismo, principalmente bajo dos formas:

a) Mensajeros químicos

b) Señales eléctricas

- Hay además transductores que transforman otros tipos de señales en una señal química o eléctrica. Los órganos de los sentidos son, desde el punto de vista biofísico, sistemas de transducción y amplificación que detectan señales de diferente tipo provenientes del exterior. La precisión de la información suministrada al sistema nervioso es tanto mayor cuanto más sensible y específico es el transductor. La visión es uno de los sistemas de transducción más sofisticados siendo sensible a una cierta parte del espectro de las radiaciones electromagnéticas.

Las etapas del fenómeno visual:

- La visión como fenómeno biológico comprende los siguientes procesos:

1. Refracción de la luz en los medios ópticos del ojo para formar la imagen sobre la retina.

2. Procesos fotoquímicos retinianos que transforman la energía lumínica en energía química, la que a su vez es transformada en impulsos nerviosos que llevan las imágenes a las áreas corticales correspondientes.

3. La integración e interpretación de la información a nivel cortical, lo que la transforma en sensaciones de color, forma, dimensión, movimiento y ubicación. Esta parte es conocida como psicofísica de la visión.

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- Analizaremos aquí la utilización de los ultrasonidos por su capacidad de liberar en los tejidos.  Se denomina ultrasonido a las vibraciones mecánicas propagadas en los medios elásticos que tienen una frecuencia mayor al límite audible (20.000 c/s).

- El sonido, onda mecánica transmitida por vía aérea, hace vibrar la membrana timpánica. Este movimiento oscilatorio se transmite a la ventana oval por la cadena ósea situada en el oído medio.

- La palanca formada por los huesillos aumenta la fuerza del movimiento transmitido al tímpano en un 30%.

La audiometría consiste en la determinación de los umbrales de sensibilidad auditiva de un individuo para las distintas frecuencias (espectro audible). Para ello se considera un sonido como cero decibel cuando tiene la intensidad del mínimo audible para la mayoría de la población a 1000 c/s (10-12 Watt/m2).

Las intensidades que puede captar el oído humano varían entre I0-12 W/m2 y 1 W/m2 (un factor enorme de 1012). El oído humano percibe la intensidad de un sonido como una sensación subjetiva de sonoridad. Sin embargo, si la intensidad se duplica, la sonoridad no se incrementa por un factor de 2. Experimentos realizados por vez primera por A. G. Bell mostraron que para duplicar la sonoridad, la intensidad del sonido debe aumentarse aproximadamente en un factor de 10.

La intensidad del sonido audible va desde aquel que produce sobre la membrana del tímpano una presión de 2.10-5 Newton/m2 (sonido mínimo audible; I = 10-12 Watt/m2) hasta el que produce presiones de 28 Newton/m2 (sonido máximo tolerable; I = 102 Watt/m2) (ver cuadro sgte).

- La distancia a la que se puede oír un sonido depende de su intensidad, que es el flujo medio de energía por unidad de área perpendicular a la dirección de propagación.

- La amplitud de una onda de sonido es el grado de movimiento de las moléculas de aire en la onda, que corresponde a la intensidad del enrarecimiento y compresión que la acompañan.  Cuanto mayor es la amplitud de la onda, más intensamente golpean las moléculas el tímpano y más fuerte es el sonido percibido, (ver Figura 6.3.).