El movimiento ocular incluye el movimiento voluntario o involuntario de los ojos. Los movimientos oculares son utilizados por una serie de organismos (por ejemplo , primates , roedores , moscas , pájaros , peces , gatos , cangrejos , pulpos ) para fijar, inspeccionar y seguir objetos visuales de interés. Un tipo especial de movimiento ocular, el movimiento ocular rápido , ocurre durante el sueño REM .
Los ojos son los órganos visuales del cuerpo humano y se mueven mediante un sistema de seis músculos . La retina , un tipo de tejido especializado que contiene fotorreceptores , detecta la luz. Estas células especializadas convierten la luz en señales electroquímicas . Estas señales viajan a lo largo de las fibras del nervio óptico hasta el cerebro, donde se interpretan como visión en la corteza visual .
Los primates y muchos otros vertebrados utilizan tres tipos de movimientos oculares voluntarios para seguir objetos de interés: seguimiento suave , cambios de vergencia [1] y movimientos sacádicos [2] . Estos tipos de movimientos parecen ser iniciados por una pequeña región cortical en el lóbulo frontal del cerebro [3] [4] . Esto se corrobora con la eliminación del lóbulo frontal. En este caso, los reflejos (como el reflejo de cambiar los ojos a una luz en movimiento) están intactos, aunque el control voluntario está anulado [5] .
Seis músculos extraoculares facilitan el movimiento ocular. Estos músculos surgen del anillo tendinoso común (anillo de Zinn) en la órbita (cavidad ocular) y se unen al globo ocular . Los seis músculos son los músculos rectos lateral , medial , inferior y superior , y los músculos oblicuo inferior y superior . Los músculos causan el movimiento del globo ocular tirando del globo ocular hacia el músculo cuando se contrae y soltándolo cuando se relaja. Por ejemplo, el recto lateral está en el lado lateral del globo ocular. Cuando se contrae, el globo ocular se mueve de manera que la pupila mira hacia afuera. El recto medial hace que el globo ocular mire hacia adentro; el recto inferior hacia abajo y hacia afuera, y el recto superior hacia arriba y hacia afuera. El músculo oblicuo superior y el músculo oblicuo inferior se unen en ángulos al globo ocular. [6] El músculo oblicuo superior mueve el ojo hacia abajo y hacia adentro, mientras que el músculo oblicuo inferior lo mueve hacia arriba y hacia afuera.
Tres pares de músculos antagónicos controlan el movimiento ocular: los músculos rectos lateral y medial, los músculos rectos superior e inferior y los músculos oblícuos superior e inferior. Estos músculos son responsables del movimiento del ojo a lo largo de tres ejes diferentes: horizontal, ya sea hacia la nariz (aducción) o lejos de la nariz (abducción); vertical, ya sea elevación o depresión; y torsión, movimientos que llevan la parte superior del ojo hacia la nariz (intorsión) o lejos de la nariz (extorsión). El movimiento horizontal está controlado completamente por los músculos rectos medial y lateral; el músculo recto medial es responsable de la aducción, el músculo recto lateral de la abducción. El movimiento vertical requiere la acción coordinada de los músculos rectos superior e inferior, así como de los músculos oblicuos. La contribución relativa de los grupos rectos y oblicuos depende de la posición horizontal del ojo. En la posición primaria (ojos hacia adelante), ambos grupos contribuyen al movimiento vertical. La elevación se debe a la acción de los músculos recto superior y oblicuo inferior, mientras que la depresión se debe a la acción de los músculos recto inferior y oblicuo superior. Cuando el ojo está abducido, los músculos rectos son los principales motores verticales. La elevación se debe a la acción del recto superior, y la depresión se debe a la acción del recto inferior. Cuando el ojo está aducido, los músculos oblicuos son los principales motores verticales. La elevación se debe a la acción del músculo oblicuo inferior, mientras que la depresión se debe a la acción del músculo oblicuo superior. Los músculos oblicuos también son los principales responsables del movimiento de torsión. [ cita requerida ]
Los músculos son inervados por el nervio oculomotor , con excepción del oblicuo superior, que es inervado por el nervio troclear , y el recto lateral, inervado por el nervio abducens . [7]
El cerebro ejerce el control máximo sobre el movimiento ocular voluntario e involuntario. Tres nervios craneales transmiten señales desde el cerebro para controlar los músculos extraoculares. Estos son el nervio oculomotor , que controla la mayoría de los músculos, el nervio troclear , que controla el músculo oblicuo superior , y el nervio abducens , que controla el músculo recto lateral .
Además del movimiento de los músculos, numerosas áreas del cerebro contribuyen al movimiento ocular voluntario e involuntario. Entre ellas, se encuentran las que proporcionan la percepción consciente de la visión , así como las que facilitan el seguimiento .
El movimiento ocular se puede clasificar según dos sistemas:
El movimiento de vergencia o convergencia es el movimiento de ambos ojos para lograr que la imagen del objeto observado caiga en el punto correspondiente de ambas retinas. Este tipo de movimiento ayuda a la percepción de profundidad de los objetos. [11]
El movimiento de seguimiento o persecución suave es el movimiento que realizan los ojos mientras siguen el movimiento de un objeto, de manera que su imagen en movimiento pueda permanecer mantenida en la fóvea . [11]
Los ojos nunca están completamente en reposo: realizan movimientos frecuentes de fijación ocular incluso cuando están fijados en un punto. La razón de este movimiento está relacionada con los fotorreceptores y las células ganglionares. Parece que un estímulo visual constante puede hacer que los fotorreceptores o las células ganglionares dejen de responder; por el contrario, un estímulo cambiante no lo hará. Por lo tanto, el movimiento ocular cambia constantemente los estímulos que inciden sobre los fotorreceptores y las células ganglionares, haciendo que la imagen sea más clara. [11]
Las sacadas son movimientos rápidos de los ojos que se utilizan al escanear una escena visual. En nuestra impresión subjetiva, los ojos no se mueven con suavidad a lo largo de la página impresa durante la lectura. En cambio, realizan movimientos cortos y rápidos llamados sacadas. [12] Durante cada sacada, los ojos se mueven tan rápido como pueden y la velocidad no se puede controlar conscientemente entre las fijaciones. [11] Cada movimiento equivale a unos minutos de arco, a intervalos regulares de aproximadamente tres a cuatro por segundo. Uno de los principales usos de las sacadas es escanear un área mayor con la fóvea de alta resolución del ojo. [13] La investigación realizada por la Universidad del Sur de Australia en asociación con la Universidad de Stuttgart mostró una relación entre el momento ocular y los rasgos de personalidad , que la inteligencia artificial podría predecir. [14]
El sistema visual del cerebro es demasiado lento para procesar esa información si las imágenes se deslizan por la retina a más de unos pocos grados por segundo. [15] Por lo tanto, para poder ver mientras nos movemos, el cerebro debe compensar el movimiento de la cabeza girando los ojos. Otra especialización del sistema visual en muchos animales vertebrados es el desarrollo de una pequeña área de la retina con una agudeza visual muy alta . Esta área se llama fóvea y cubre aproximadamente 2 grados de ángulo visual en las personas. Para obtener una visión clara del mundo, el cerebro debe girar los ojos para que la imagen del objeto de la mirada caiga sobre la fóvea. El movimiento ocular es, por lo tanto, muy importante para la percepción visual y cualquier falla puede conducir a discapacidades visuales graves. Para ver una demostración rápida de este hecho, intente el siguiente experimento: mantenga su mano en alto, aproximadamente un pie (30 cm) frente a su nariz. Mantenga la cabeza quieta y mueva la mano de un lado a otro, lentamente al principio y luego cada vez más rápido. Al principio podrá ver sus dedos con bastante claridad. Pero cuando la frecuencia de vibración supera los 1 Hz , los dedos se vuelven borrosos. Ahora, mantén la mano quieta y mueve la cabeza (arriba y abajo o izquierda y derecha). No importa cuán rápido muevas la cabeza, la imagen de tus dedos permanece clara. Esto demuestra que el cerebro puede mover los ojos en sentido opuesto al movimiento de la cabeza mucho mejor de lo que puede seguir o perseguir el movimiento de una mano. Cuando tu sistema de seguimiento no logra seguir el ritmo de la mano en movimiento, las imágenes se deslizan en la retina y ves una mano borrosa. [ cita requerida ]
El cerebro debe apuntar ambos ojos con la precisión suficiente para que el objeto de la mirada caiga en puntos correspondientes de las dos retinas para evitar la percepción de visión doble . En la mayoría de los vertebrados (humanos, mamíferos, reptiles, aves), el movimiento de las diferentes partes del cuerpo está controlado por músculos estriados que actúan alrededor de las articulaciones. El movimiento del ojo es ligeramente diferente en el sentido de que los ojos no están unidos rígidamente a nada, sino que se mantienen en la órbita mediante seis músculos extraoculares .
Al leer, el ojo se mueve continuamente a lo largo de una línea de texto, pero hace movimientos rápidos y breves (movimientos sacádicos) intercalados con paradas breves (fijaciones). Existe una variabilidad considerable en las fijaciones (el punto al que se produce un salto sacádico) y en los movimientos sacádicos entre lectores e incluso en la misma persona que lee un mismo pasaje de texto.
El movimiento ocular en la lectura musical es el recorrido que hacen los ojos del músico por una partitura musical. Esto suele ocurrir mientras se lee la música durante la interpretación, aunque a veces los músicos la recorren en silencio para estudiarla y a veces la interpretan de memoria sin partitura. El movimiento ocular en la lectura musical puede parecer a primera vista similar al de la lectura de idiomas, ya que en ambas actividades los ojos se mueven sobre la página en fijaciones y movimientos sacádicos, captando y procesando significados codificados. Sin embargo, la música no es lingüística e implica una restricción temporal estricta y continua sobre un resultado que se genera mediante un flujo continuo de instrucciones codificadas. [ cita requerida ]
El movimiento ocular en la visualización de escenas se refiere al procesamiento visual de la información presentada en las escenas. Un aspecto central de los estudios en esta área es la división de los movimientos oculares en el movimiento rápido de los ojos ( movimientos sacádicos ) y el enfoque de los ojos en un punto (fijaciones). Varios factores pueden influir en el movimiento ocular en la visualización de escenas, incluida la tarea y el conocimiento del espectador (factores de arriba hacia abajo) y las propiedades de la imagen que se está viendo (factores de abajo hacia arriba). Por lo general, cuando se presenta una escena, los espectadores muestran duraciones de fijación cortas y amplitudes de sacádicas largas en las primeras fases de visualización de una imagen. A esto le siguen fijaciones más largas y sacádicas más cortas en las últimas fases del procesamiento de la visualización de la escena. [16] También se ha descubierto que el comportamiento del movimiento ocular en la visualización de escenas difiere con los niveles de desarrollo cognitivo : se cree que las duraciones de fijación se acortan y las amplitudes de sacádicas se alargan con el aumento de la edad. [17]
El lugar donde se fijan los movimientos oculares se ve afectado tanto por factores ascendentes como descendentes. Incluso un primer vistazo a una escena tiene influencia en los movimientos oculares posteriores. [18] En los factores ascendentes, el contraste local o la prominencia de las características en una imagen, [19] como un gran contraste en la luminancia [20] o una mayor densidad de bordes, [21] pueden afectar la guía de los movimientos oculares. Sin embargo, los factores descendentes de las escenas tienen un mayor impacto en el lugar donde se fijan los ojos. Las áreas que contienen características más significativas, [22] o áreas donde el color ayuda a la discriminación de objetos, pueden influir en los movimientos oculares. [23] Las imágenes que están relacionadas con imágenes mostradas anteriormente también pueden tener un efecto. [24] Los movimientos oculares también pueden ser guiados hacia elementos cuando se escuchan verbalmente al mismo tiempo que se ven. [25] A nivel transcultural, se ha descubierto que los occidentales tienen una inclinación a concentrarse en los objetos focales de una escena, mientras que los asiáticos orientales prestan más atención a la información contextual. [26]
La duración media de la fijación es de unos 330 ms, aunque existe una gran variabilidad en esta aproximación. [27] Esta variabilidad se debe principalmente a las propiedades de una imagen y a la tarea que se lleva a cabo, que afectan tanto al procesamiento de abajo a arriba como al de arriba a abajo. Se ha descubierto que el enmascaramiento de una imagen [28] y otras degradaciones, como una disminución de la luminancia , durante las fijaciones (factores que afectan al procesamiento de abajo a arriba), aumentan la duración de la fijación. [29] Sin embargo, una mejora de la imagen con estos factores también aumenta la duración de la fijación. [30] Se ha descubierto que los factores que afectan al procesamiento de arriba a abajo (por ejemplo, el desenfoque ) aumentan y disminuyen la duración de la fijación. [31]
Los siguientes términos pueden usarse para describir el movimiento ocular:
