Reflejo pupilar a la luz

Reflejo ocular que altera el tamaño de la pupila en respuesta a la intensidad de la luz.

Variación en el tamaño de la pupila en ambientes brillantes (izquierda) y oscuros (derecha). En este caso la pupila tiene 3 mm de diámetro a la izquierda y 9 mm a la derecha.

El reflejo pupilar a la luz ( PLR ) o reflejo fotopupilar es un reflejo que controla el diámetro de la pupila , en respuesta a la intensidad ( luminancia ) de la luz que incide sobre las células ganglionares de la retina en la parte posterior del ojo , ayudando así a en la adaptación de la visión a varios niveles de claridad/oscuridad. Una mayor intensidad de luz hace que la pupila se contraiga ( miosis/miosis ; permitiendo así que entre menos luz), mientras que una intensidad de luz más baja hace que la pupila se dilate ( midriasis , expansión; permitiendo así que entre más luz). Por tanto, el reflejo luminoso pupilar regula la intensidad de la luz que entra al ojo. ^[1] La luz que incide en un ojo hará que ambas pupilas se contraigan.

La pupila en forma de W de la sepia se dilata cuando se apagan las luces

Terminología

La pupila es la abertura circular oscura en el centro del iris y es por donde la luz entra al ojo. Por analogía con una cámara fotográfica, la pupila equivale a la apertura , mientras que el iris equivale al diafragma . Puede resultar útil considerar el reflejo pupilar como un reflejo del "iris" , ya que el esfínter del iris y los músculos dilatadores son los que se pueden ver respondiendo a la luz ambiental. ^[2] Mientras que la pupila es la abertura pasiva formada por el iris activo. Reflejo pupilar es sinónimo de respuesta pupilar, que puede ser constricción o dilatación pupilar. El reflejo pupilar está conceptualmente vinculado al lado (izquierdo o derecho) de la pupila que reacciona, y no al lado desde donde se origina la estimulación luminosa. El reflejo pupilar izquierdo se refiere a la respuesta de la pupila izquierda a la luz, independientemente de qué ojo esté expuesto a una fuente de luz. El reflejo pupilar derecho significa la reacción de la pupila derecha, ya sea que la luz se dirija al ojo izquierdo, al derecho o a ambos ojos. Cuando la luz incide solo en un ojo y no en el otro, es normal que ambas pupilas se contraigan simultáneamente. Los términos directo y consensual se refieren al lado de donde proviene la fuente de luz, en relación con el lado de la pupila que reacciona. Un reflejo pupilar directo es la respuesta pupilar a la luz que ingresa al (mismo) ojo ipsilateral. Un reflejo pupilar consensual es la respuesta de una pupila a la luz que ingresa al ojo contralateral (opuesto). Por lo tanto, existen cuatro tipos de reflejos pupilares a la luz, basados ​​en esta terminología de lateralidad absoluta (izquierda versus derecha) y lateralidad relativa (mismo lado versus lado opuesto, ipsilateral versus contralateral, directo versus consensual):

1. El reflejo pupilar directo izquierdo es la respuesta de la pupila izquierda a la luz que ingresa al ojo izquierdo, el ojo ipsilateral.
2. El reflejo pupilar consensual izquierdo es la respuesta indirecta de la pupila izquierda a la luz que ingresa al ojo derecho, el ojo contralateral.
3. El reflejo pupilar directo derecho es la respuesta de la pupila derecha a la luz que ingresa al ojo derecho, el ojo ipsilateral.
4. El reflejo pupilar consensual derecho es la respuesta indirecta de la pupila derecha a la luz que ingresa al ojo izquierdo, el ojo contralateral.

Anatomía de la vía neural

La vía neural del reflejo luminoso pupilar en cada lado tiene una rama aferente y dos ramas eferentes. La rama aferente tiene fibras nerviosas que discurren dentro del nervio óptico ( CN II ). Cada rama eferente tiene fibras nerviosas que recorren el nervio oculomotor ( CN III ). La rama aferente transporta información sensorial. Anatómicamente, la rama aferente está formada por la retina, el nervio óptico y el núcleo pretectal en el mesencéfalo, a nivel del colículo superior. Las células ganglionares de la retina proyectan fibras a través del nervio óptico hasta el núcleo pretectal ipsilateral. La rama eferente es la salida motora pupilar desde el núcleo pretectal hasta el músculo del esfínter ciliar del iris. El núcleo pretectal proyecta fibras cruzadas y no cruzadas hacia los núcleos de Edinger-Westphal ipsilateral y contralateral , que también se encuentran en el mesencéfalo. Cada núcleo de Edinger-Westphal da lugar a fibras parasimpáticas preganglionares que salen con el CN ​​III y hacen sinapsis con neuronas parasimpáticas posganglionares en el ganglio ciliar. Las fibras nerviosas posganglionares abandonan el ganglio ciliar para inervar el esfínter ciliar. ^[3] Cada rama aferente tiene dos ramas eferentes, una ipsilateral y otra contralateral. La rama eferente ipsilateral transmite señales nerviosas para el reflejo luminoso directo de la pupila ipsilateral. La rama eferente contralateral provoca un reflejo luminoso consensual de la pupila contralateral.

tipos de neuronas

El nervio óptico , o más precisamente, las células ganglionares fotosensibles a través del tracto retinohipotalámico , es responsable de la rama aferente del reflejo pupilar; siente la luz entrante. El nervio oculomotor es responsable de la rama eferente del reflejo pupilar; impulsa los músculos del iris que contraen la pupila. ^[1]

Vías en el ganglio ciliar .

  Parasimpático;

  Simpático;

  Sensorial

1. Retina: La vía del reflejo pupilar comienza con las células ganglionares de la retina fotosensibles , que transmiten información a través del nervio óptico , cuya porción más periférica y distal es el disco óptico . Algunos axones del nervio óptico se conectan al núcleo pretectal del mesencéfalo superior en lugar de a las células del núcleo geniculado lateral (que se proyectan a la corteza visual primaria ). Estas células ganglionares fotosensibles intrínsecas también se denominan células que contienen melanopsina e influyen en los ritmos circadianos y en el reflejo pupilar a la luz.
2. Núcleos pretectales: desde los cuerpos celulares neuronales en algunos de los núcleos pretectales, los axones hacen sinapsis (se conectan con) neuronas en el núcleo de Edinger-Westphal . Esas neuronas son las células preganglionares con axones que discurren por los nervios oculomotores hasta los ganglios ciliares.
3. Núcleos de Edinger-Westphal: axones neuronales parasimpáticos en la sinapsis del nervio oculomotor con las neuronas del ganglio ciliar .
4. Ganglios ciliares: los nervios ciliares posganglionares cortos abandonan el ganglio ciliar para inervar el músculo del esfínter del iris . ^[1]

Esquemático

Con referencia al diagrama esquemático de la vía neural, se puede visualizar todo el sistema de reflejo luminoso pupilar con ocho segmentos neurales, numerados del 1 al 8. Los segmentos impares 1, 3, 5 y 7 están a la izquierda. Los segmentos pares 2, 4, 6 y 8 están a la derecha. Los segmentos 1 y 2 incluyen cada uno tanto la retina como el nervio óptico (par craneal n.º 2). Los segmentos 3 y 4 son fibras nerviosas que cruzan desde el núcleo pretectal de un lado hasta el núcleo de Edinger-Westphal del lado contralateral. Los segmentos 5 y 6 son fibras que conectan el núcleo pretectal de un lado con el núcleo de Edinger-Westphal del mismo lado. Los segmentos 3, 4, 5 y 6 están ubicados dentro de una región compacta dentro del mesencéfalo. Cada uno de los segmentos 7 y 8 contiene fibras parasimpáticas que van desde el núcleo de Edinger-Westphal, a través del ganglio ciliar, a lo largo del nervio oculomotor (nervio craneal n.º 3), hasta el esfínter ciliar, la estructura muscular dentro del iris.

Diagrama esquemático de la vía neural del reflejo luminoso pupilar.

• El reflejo luminoso directo izquierdo involucra los segmentos neurales 1, 5 y 7. El segmento 1 es la rama aferente, que incluye la retina y el nervio óptico. Los segmentos 5 y 7 forman la rama eferente.
• El reflejo luminoso consensual izquierdo involucra los segmentos neurales 2, 4 y 7. El segmento 2 es la rama aferente. Los segmentos 4 y 7 forman la rama eferente.
• El reflejo luminoso directo derecho involucra los segmentos neurales 2, 6 y 8. El segmento 2 es la rama aferente. Los segmentos 6 y 8 forman la rama eferente.
• El reflejo luminoso consensual derecho involucra los segmentos neurales 1, 3 y 8. El segmento 1 es la rama aferente. Los segmentos 3 y 8 forman la rama eferente.

El diagrama puede ayudar a localizar la lesión dentro del sistema reflejo pupilar mediante el proceso de eliminación, utilizando los resultados de las pruebas del reflejo luminoso obtenidos mediante examen clínico.

Significación clínica

Una linterna halógena médica utilizada para observar el reflejo luminoso pupilar.

El reflejo pupilar a la luz proporciona una herramienta de diagnóstico útil para evaluar la integridad de las funciones sensoriales y motoras del ojo. ^[1] Los médicos de urgencias examinan de forma rutinaria el reflejo pupilar a la luz para evaluar la función del tronco encefálico . El reflejo pupilar anormal se puede encontrar en lesiones del nervio óptico, daños al nervio oculomotor, lesiones del tronco encefálico (incluida la muerte del tronco encefálico ) y fármacos depresores, como los barbitúricos . ^{[4] [5]} A continuación se proporcionan ejemplos:

• El daño del nervio óptico en el lado izquierdo (p. ej., transección del nervio óptico izquierdo, CN II, en algún lugar entre la retina y el quiasma óptico , dañando por lo tanto la extremidad aferente izquierda, dejando intacto el resto de la vía neural del reflejo luminoso pupilar en ambos lados) tendrá lo siguiente hallazgos clínicos:
  • Se pierde el reflejo directo izquierdo. Cuando el ojo izquierdo es estimulado por la luz, ninguna de las pupilas se contrae. Las señales aferentes del ojo izquierdo no pueden pasar a través del nervio óptico izquierdo seccionado para alcanzar la rama eferente intacta de la izquierda.
  • Se pierde el reflejo consensual correcto. Cuando el ojo izquierdo es estimulado por la luz, las señales aferentes del ojo izquierdo no pueden pasar a través del nervio óptico izquierdo seccionado para alcanzar la rama eferente intacta de la derecha.
  • El reflejo directo derecho está intacto. El reflejo luminoso directo de la pupila derecha afecta al nervio óptico derecho y al nervio oculomotor derecho, ambos intactos.
  • El reflejo consensual izquierdo está intacto. El reflejo luminoso consensual de la pupila izquierda afecta al nervio óptico derecho y al nervio oculomotor izquierdo, ambos intactos.
• El daño del nervio oculomotor izquierdo (p. ej., transección del nervio oculomotor izquierdo, CN III, que daña por lo tanto la extremidad eferente izquierda) tendrá los siguientes hallazgos clínicos:
  • Se pierde el reflejo directo izquierdo. Cuando el ojo izquierdo es estimulado por la luz, la pupila izquierda no se contrae, porque las señales eferentes no pueden pasar desde el mesencéfalo, a través del III par izquierdo, hasta el esfínter pupilar izquierdo.
  • El reflejo consensual derecho está intacto. Cuando el ojo izquierdo es estimulado por la luz, la pupila derecha se contrae, porque la rama aferente de la izquierda y la rama eferente de la derecha están intactas.
  • El reflejo directo derecho está intacto. Cuando se ilumina el ojo derecho, la pupila derecha se contrae. El reflejo directo de la pupila derecha no se ve afectado. La rama aferente derecha, CN II derecho, y la rama eferente derecha, CN III derecho, están intactas.
  • Se pierde el reflejo consensual izquierdo. Cuando el ojo derecho es estimulado por la luz, la pupila izquierda no se contrae de forma consensual. La rama aferente derecha está intacta, pero la rama eferente izquierda, CN III izquierdo, está dañada.

Ejemplo de localización de lesiones

Por ejemplo, en una persona con reflejo directo izquierdo anormal y reflejo consensual derecho anormal (con reflejos consensual izquierdo normal y directo derecho normal), lo que produciría una pupila izquierda de Marcus Gunn , o lo que se llama defecto pupilar aferente izquierdo, en el examen físico. La localización de la lesión se puede deducir de la siguiente manera:

1. El reflejo consensual izquierdo es normal, por lo que los segmentos 2, 4 y 7 son normales. La lesión no se localiza en ninguno de estos segmentos.
2. El reflejo directo derecho es normal, por lo tanto los segmentos 2, 6 y 8 son normales. Combinados con normales anteriores, los segmentos 2, 4, 6, 7 y 8 son todos normales.
3. Los segmentos restantes donde se puede ubicar la lesión son los segmentos 1, 3 y 5. Las posibles combinaciones y permutaciones son: (a) solo el segmento 1, (b) solo el segmento 3, (c) solo el segmento 5, (d) combinación de los segmentos 1 y 3, (e) combinación de los segmentos 1 y 5, (f) combinación de los segmentos 3 y 5, y (g) combinación de los segmentos 1, 3 y 5.
4. Las opciones (b) y (c) se eliminan porque una lesión aislada en el segmento 3 por sí sola o en el segmento 5 por sí sola no puede producir las anomalías del reflejo luminoso en cuestión.
5. Una sola lesión en cualquier parte del segmento 1, la rama aferente izquierda, que incluye la retina izquierda, el nervio óptico izquierdo y el núcleo pretectal izquierdo, puede producir las anomalías del reflejo luminoso observadas. Ejemplos de patologías del segmento 1 incluyen neuritis óptica izquierda (inflamación o infección del nervio óptico izquierdo), desprendimiento de retina izquierda y un pequeño accidente cerebrovascular aislado que afecta únicamente al núcleo pretectal izquierdo. Por lo tanto, las opciones (a), (d), (e), (f) y (g) son posibles.
6. Es muy poco probable que se produzca una lesión combinada en los segmentos 3 y 5 como causa del defecto. En teoría, los golpes microscópicamente precisos en el mesencéfalo, que involucran el núcleo pretectal izquierdo, los núcleos bilaterales de Edinger-Westphal y sus fibras interconectadas, podrían producir este resultado. Además, el segmento 4 comparte el mismo espacio anatómico en el mesencéfalo que el segmento 3, por lo que el segmento 4 probablemente se verá afectado si el segmento 3 resulta dañado. En este contexto, es muy poco probable que se conserve el reflejo consensual izquierdo, que requiere un segmento 4 intacto. Por lo tanto, se eliminan las opciones (d), (f) y (g), que incluyen todas ellas el segmento 3. Las opciones restantes posibles son (a) y (e).
7. Según el razonamiento anterior, la lesión debe afectar al segmento 1. El daño al segmento 5 puede acompañar a una lesión del segmento 1, pero en este caso es innecesario para producir resultados anormales en el reflejo luminoso. La opción (e) implica una lesión combinada de los segmentos 1 y 5. La esclerosis múltiple, que a menudo afecta múltiples sitios neurológicos simultáneamente, podría causar potencialmente esta lesión combinada. Con toda probabilidad, la opción (a) es la respuesta. Las neuroimágenes, como la resonancia magnética, serían útiles para confirmar los hallazgos clínicos.

Influencias cognitivas

La respuesta pupilar a la luz no es puramente reflexiva, sino que está modulada por factores cognitivos, como la atención , la conciencia y la forma en que se interpreta la información visual. Por ejemplo, si se presenta un estímulo brillante en un ojo y un estímulo oscuro en el otro, la percepción se alterna entre los dos ojos (es decir, rivalidad binocular ): a veces se percibe el estímulo oscuro, a veces el estímulo brillante, pero nunca ambos. al mismo tiempo. Utilizando esta técnica, se ha demostrado que la pupila es más pequeña cuando un estímulo brillante domina la conciencia, en comparación con cuando un estímulo oscuro domina la conciencia. ^{[6] [7]} Esto muestra que el reflejo luminoso pupilar está modulado por la conciencia visual. De manera similar, se ha demostrado que la pupila se contrae cuando se presta atención de manera encubierta (es decir, sin mirar) a un estímulo brillante, en comparación con un estímulo oscuro, incluso cuando la información visual es idéntica. ^{[8] [9] [10]} Además, la magnitud del reflejo pupilar a la luz después de una sonda que distrae está fuertemente correlacionada con el grado en que la sonda capta la atención visual e interfiere con el desempeño de la tarea. ^[11] Esto muestra que el reflejo de la luz pupilar está modulado por la atención visual y la variación de la atención visual prueba por prueba. Finalmente, una imagen que se percibe subjetivamente como brillante (por ejemplo, una imagen del sol), provoca una constricción pupilar más fuerte que una imagen que se percibe como menos brillante (por ejemplo, una imagen de una escena interior), incluso cuando el brillo objetivo de ambas Las imágenes son iguales. ^{[12] [13]} Esto muestra que el reflejo de la luz pupilar está modulado por el brillo subjetivo (en contraposición al objetivo).

Modelo matemático

El reflejo de la luz pupilar se modela como una ecuación diferencial de retardo no lineal con base fisiológica que describe los cambios en el diámetro de la pupila en función de la iluminación ambiental: ^[14]

${\displaystyle {\begin{aligned}M(D){}&=\tanh ^{-1}\left({\frac {D-4.9}{3}}\right)\\{\frac {\mathrm {d} M}{\mathrm {d} D}}{\frac {\mathrm {d} D}{\mathrm {d} t}}+2.3026\tanh ^{-1}\left({\frac {D-4.9}{3}}\right)&=5.2-0.45\ln \left({\frac {\Phi [t-\tau ]}{4.8118\times 10^{-10}}}\right)\end{aligned}}}$

donde es el diámetro de la pupila medido en milímetros y es la intensidad luminosa que llega a la retina en un tiempo , que se puede describir como : luminancia que llega al ojo en lúmenes/mm ² veces el área de la pupila en mm ² . es la latencia pupilar, un retraso de tiempo entre el instante en que el pulso de luz llega a la retina y el inicio de la reacción iridal debido a la transmisión nerviosa, la excitación neuromuscular y los retrasos en la activación. , y son las derivadas de la función, diámetro de pupila y tiempo . ${\displaystyle D}$ ${\displaystyle \Phi (t-\tau )}$ ${\displaystyle t}$ ${\displaystyle \Phi =IA}$ ${\displaystyle \tau }$ ${\displaystyle \mathrm {d} M}$ ${\displaystyle \mathrm {d} D}$ ${\displaystyle \mathrm {d} t}$ ${\displaystyle M}$ ${\displaystyle D}$ ${\displaystyle t}$

Dado que la velocidad de constricción de la pupila es aproximadamente 3 veces más rápida que la velocidad de (re)dilatación, ^[15] se deben utilizar diferentes tamaños de paso en la simulación del solucionador numérico:

${\displaystyle {\begin{aligned}\mathrm {d} t_{c}&={\frac {T_{c}-T_{p}}{S}}\\\mathrm {d} t_{d}&={\frac {T_{c}-T_{p}}{3S}}\end{aligned}}}$

donde y son respectivamente los tiempos de constricción y dilatación medidos en milisegundos, y son respectivamente los tiempos de simulación actual y anterior (tiempos desde que comenzó la simulación) medidos en milisegundos, es una constante que afecta la velocidad de constricción/dilatación y varía entre los individuos. Cuanto mayor sea el valor, menor será el paso de tiempo utilizado en la simulación y, en consecuencia, menor será la velocidad de constricción/dilatación de la pupila. ${\displaystyle \mathrm {d} t_{c}}$ ${\displaystyle \mathrm {d} t_{d}}$ ${\displaystyle \mathrm {d} t}$ ${\displaystyle T_{c}}$ ${\displaystyle T_{p}}$ ${\displaystyle S}$ ${\displaystyle S}$

Para mejorar el realismo de las simulaciones resultantes, el efecto hippus se puede aproximar agregando pequeñas variaciones aleatorias a la luz ambiental (en el rango de 0,05 a 0,3 Hz). ^[dieciséis]

Ver también

• Alumno
• Respuesta pupilar
• Lampara de hendidura

Referencias

1. Purves, Dale, George J. Augustine, David Fitzpatrick, William C. Hall, Anthony-Samuel LaMantia, James O. McNamara y Leonard E. White (2008). Neurociencia. 4ª edición . Asociados Sinauer. págs. 290-1. ISBN 978-0-87893-697-7.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
2. Salón, Charlotte; Chilcott, Robert (2018). "Observando el futuro del reflejo luminoso pupilar en el neurodiagnóstico". Diagnóstico . 8 (1): 19. doi : 10.3390/diagnostics8010019 . PMC 5872002 . PMID  29534018. 
3. Kaufman, Paul L.; Levin, Leonard A.; Alm, Albert (2011). Fisiología del ojo de Adler. Ciencias de la Salud Elsevier. pag. 508.ISBN​ 978-0-323-05714-1.
4. Belliveau, AP; Somani, AN; Dossani, RH (2019). "Reflejo de luz pupilar". EstadísticasPerlas . Estadísticas de perlas. PMID  30725865.
5. Ciuffreda, KJ; Joshi, NR; Truong, JQ (2017). "Comprensión de los efectos de una lesión cerebral traumática leve sobre el reflejo luminoso pupilar". Concusión . 2 (3): CNC36. doi :10.2217/cnc-2016-0029. PMC 6094691 . PMID  30202579. 
6. Daños, H. (1937). "Ort und Wesen der Bildhemmung bei Schielenden". Archivo de Graefe para oftalmología clínica y experimental . 138 (1): 149–210. doi :10.1007/BF01854538. S2CID  7110752.
7. Naber M., Frassle, S. Einhaüser W. (2011). "Rivalidad perceptiva: los reflejos revelan la naturaleza gradual de la conciencia visual". MÁS UNO . 6 (6): e2011. Código Bib : 2011PLoSO...620910N. doi : 10.1371/journal.pone.0020910 . PMC 3109001 . PMID  21677786. {{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
8. Binda P.; Pereverzeva M.; Murray SO (2013). "La atención a las superficies brillantes potencia el reflejo luminoso pupilar". Revista de Neurociencia . 33 (5): 2199–2204. doi :10.1523/jneurosci.3440-12.2013. PMC 6619119 . PMID  23365255. 
9. Mathôt S., van der Linden, L. Grainger, J. Vitu, F. (2013). "La respuesta pupilar a la luz refleja el foco de atención visual encubierta". MÁS UNO . 8 (10): e78168. doi : 10.1371/journal.pone.0078168 . PMC 3812139 . PMID  24205144. {{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
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11. Ebitz R.; Pearson J.; Platt M. (2014). "Tamaño de pupila y vigilancia social en macacos rhesus". Fronteras en Neurociencia . 8 (100): 100. doi : 10.3389/fnins.2014.00100 . PMC 4018547 . PMID  24834026. 
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13. Laeng B.; Endestad T. (2012). "Las ilusiones brillantes reducen la pupila del ojo". Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . 109 (6): 2162–2167. Código Bib : 2012PNAS..109.2162L. doi : 10.1073/pnas.1118298109 . PMC 3277565 . PMID  22308422. 
14. Pamplona, ​​Vítor F.; Oliveira, Manuel M.; Baranoski, Gladimir VG (1 de agosto de 2009). "Modelos fotorrealistas para el reflejo de la luz de la pupila y la deformación del patrón iridal" (PDF) . Transacciones ACM sobre gráficos . 28 (4): 1–12. doi :10.1145/1559755.1559763. hdl : 10183/15309 . S2CID  5733841.
15. Ellis, CJ (1981). "El reflejo pupilar a la luz en sujetos normales". Revista Británica de Oftalmología . 65 (11): 754–759. doi :10.1136/bjo.65.11.754. PMC 1039657 . PMID  7326222. 
16. Stark, L (agosto de 1963). "Estabilidad, oscilaciones y ruido en el servomecanismo de la pupila humana". Boletín del Instituto de Estudios Médicos y Biológicos, Universidad Nacional Autónoma de México . 21 : 201-22. PMID  14122256.

enlaces externos

• Animación del reflejo luminoso pupilar.
• Reflex, + Pupilar en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
• Un simulador de examen de pupila que demuestra los cambios en las reacciones de la pupila ante diversas lesiones nerviosas.