Reflejo pupilar a la luz

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 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 la entrada de menos luz), mientras que una menor intensidad de luz hace que la pupila se dilate ( midriasis , expansión; permitiendo así la entrada de más luz). Por tanto, el reflejo pupilar a la luz regula la intensidad de la luz que entra en el ojo. ^[1] La luz que brilla 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, la pupila es equivalente a la apertura , mientras que el iris es equivalente al diafragma . Puede ser útil considerar el reflejo pupilar como un reflejo del "iris" , ya que el esfínter del iris y los músculos dilatadores son lo que se puede ver respondiendo a la luz ambiental. ^[2] Mientras que la pupila es la abertura pasiva formada por el iris activo. El reflejo pupilar es sinónimo de respuesta pupilar, que puede ser constricción o dilatación pupilar. El reflejo pupilar está vinculado conceptualmente al lado (izquierdo o derecho) de la pupila que reacciona, y no al lado desde el que se origina la estimulación de la luz. 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 reacción de la pupila derecha, ya sea que la luz brille en el ojo izquierdo, el ojo derecho o ambos ojos. Cuando se proyecta luz en un solo 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 en el ojo ipsilateral (mismo ojo). Un reflejo pupilar consensual es la respuesta de una pupila a la luz que ingresa en el 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):

El reflejo pupilar directo izquierdo es la respuesta de la pupila izquierda a la luz que ingresa al ojo izquierdo, el ojo ipsilateral.
El reflejo pupilar consensual izquierdo es la respuesta indirecta de la pupila izquierda a la luz que ingresa al ojo derecho, el ojo contralateral.
El reflejo pupilar directo derecho es la respuesta de la pupila derecha a la luz que ingresa al ojo derecho, el ojo ipsilateral.
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 pupilar a la luz en cada lado tiene una rama aferente y dos ramas eferentes. La rama aferente tiene fibras nerviosas que recorren el interior del nervio óptico ( NC II ). Cada rama eferente tiene fibras nerviosas parasimpáticas que recorren la periferia del nervio motor ocular común ( NC III ). La rama aferente transporta la información sensorial. Anatómicamente, la rama aferente consta de 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 del núcleo pretectal al esfínter pupilar del iris. El núcleo pretectal proyecta fibras nerviosas a los núcleos de Edinger-Westphal ipsilateral y contralateral , que también se encuentran en el mesencéfalo. Cada núcleo de Edinger-Westphal da origen a fibras parasimpáticas preganglionares que salen del CN III y hacen sinapsis con neuronas parasimpáticas posganglionares en el ganglio ciliar. Las fibras nerviosas posganglionares salen del ganglio ciliar para inervar el esfínter pupilar. ^[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 el reflejo luminoso consensual de la pupila contralateral.

El sistema nervioso simpático juega un papel en la dilatación de las pupilas en condiciones de poca luz. ^[4]

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; detecta 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]

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 conocen como células que contienen melanopsina e influyen en los ritmos circadianos, así como en el reflejo pupilar a la luz.
Núcleos pretectales: desde los cuerpos celulares neuronales de 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 recorren los nervios oculomotores hasta los ganglios ciliares.
Núcleos de Edinger-Westphal: Los axones neuronales parasimpáticos en la sinapsis del nervio oculomotor en las neuronas del ganglio ciliar .
Ganglios ciliares: los nervios ciliares posganglionares cortos salen del ganglio ciliar para inervar el músculo del esfínter del iris . ^[1]

Esquemático

Si nos basamos en el diagrama esquemático de la vía neural, podemos visualizar que todo el sistema de reflejos pupilares a la luz tiene 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 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 todos ubicados dentro de una región compacta dentro del mesencéfalo. Los segmentos 7 y 8 contienen fibras parasimpáticas que van desde el núcleo de Edinger-Westphal, a través del ganglio ciliar, a lo largo del nervio motor ocular común (nervio craneal n.° 3), hasta el esfínter ciliar, la estructura muscular dentro del iris.

El reflejo directo a la luz izquierdo involucra los segmentos neuronales 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 fotoeléctrico consensual izquierdo involucra los segmentos neuronales 2, 4 y 7. El segmento 2 es la rama aferente. Los segmentos 4 y 7 forman la rama eferente.
El reflejo directo a la luz derecho involucra los segmentos neuronales 2, 6 y 8. El segmento 2 es la rama aferente. Los segmentos 6 y 8 forman la rama eferente.
El reflejo fotoeléctrico consensual derecho involucra los segmentos neuronales 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 la prueba del reflejo de luz obtenidos mediante el examen clínico.

Importancia clínica

Una linterna halógena médica utilizada para observar el reflejo de luz 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 evalúan rutinariamente 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, daño del nervio oculomotor, lesión del tronco encefálico (incluida la muerte del tronco encefálico ) y fármacos depresores, como los barbitúricos . ^[5]^[6] A continuación se ofrecen ejemplos:

El daño al nervio óptico izquierdo (por ejemplo, la transección del nervio óptico izquierdo, CN II, en algún lugar entre la retina y el quiasma óptico , dañando así la rama aferente izquierda, dejando intacto el resto de la vía neural del reflejo de luz pupilar en ambos lados) tendrá los siguientes hallazgos clínicos:
- Se pierde el reflejo directo izquierdo. Cuando el ojo izquierdo es estimulado por la luz, ninguna pupila se contrae. Las señales aferentes del ojo izquierdo no pueden pasar a través del nervio óptico izquierdo seccionado para llegar a la rama eferente intacta del lado izquierdo.
- Se pierde el reflejo consensual derecho. 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 llegar a la rama eferente intacta del ojo derecho.
- El reflejo directo derecho está intacto. El reflejo directo a la luz de la pupila derecha involucra al nervio óptico derecho y al nervio oculomotor derecho, que están ambos intactos.
- El reflejo consensual izquierdo está intacto. El reflejo consensual a la luz de la pupila izquierda afecta al nervio óptico derecho y al nervio oculomotor izquierdo, que no presentan daños.
El daño del nervio oculomotor izquierdo (por ejemplo, por transección nerviosa o inflamación/infección) o la compresión de las fibras parasimpáticas en la periferia del nervio oculomotor izquierdo por una lesión de masa (por ejemplo, aneurisma, tumor o hernia cerebral) tendrán 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 del mesencéfalo, a través del par craneal izquierdo III, al esfínter pupilar izquierdo.
- El reflejo consensual derecho está intacto. Cuando el ojo izquierdo es estimulado por la luz, la pupila derecha se contrae, porque tanto la rama aferente del lado izquierdo como la rama eferente del lado derecho están intactas.
- El reflejo directo derecho está intacto. Cuando se proyecta luz en el ojo derecho, la pupila derecha se contrae. El reflejo directo de la pupila derecha no se ve afectado. La rama aferente derecha, el par craneal II derecho, y la rama eferente derecha, el par craneal 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 consensualmente. La rama aferente derecha está intacta, pero la rama eferente izquierda, el par craneal izquierdo III, está dañada.

Ejemplo de localización de una lesión

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 de Marcus Gunn izquierda , o lo que se llama defecto pupilar aferente izquierdo, según el examen físico. La ubicación de la lesión se puede deducir de la siguiente manera:

El reflejo consensual izquierdo es normal, por lo tanto los segmentos 2, 4 y 7 son normales. La lesión no se localiza en ninguno de estos segmentos.
El reflejo directo derecho es normal, por lo tanto, los segmentos 2, 6 y 8 son normales. Combinando con los valores normales anteriores, los segmentos 2, 4, 6, 7 y 8 son todos normales.
Los segmentos restantes donde puede localizarse la lesión son los segmentos 1, 3 y 5. Las posibles combinaciones y permutaciones son: (a) solo segmento 1, (b) solo segmento 3, (c) solo 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.
Las opciones (b) y (c) se eliminan porque una lesión aislada sólo en el segmento 3 o sólo en el segmento 5 no puede producir las anomalías del reflejo de luz en cuestión.
Una única 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 de la luz observadas. Entre los ejemplos de patologías del segmento 1 se incluyen la neuritis óptica izquierda (inflamación o infección del nervio óptico izquierdo), el desprendimiento de la retina izquierda y un pequeño accidente cerebrovascular aislado que afecta solo al núcleo pretectal izquierdo. Por lo tanto, las opciones (a), (d), (e), (f) y (g) son posibles.
Es muy poco probable que la causa del defecto sea una lesión combinada en los segmentos 3 y 5. En teoría, los accidentes cerebrovasculares microscópicamente precisos en el mesencéfalo, que afecten al núcleo pretectal izquierdo, los núcleos de Edinger-Westphal bilaterales 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 es probable que el segmento 4 se vea afectado si el segmento 3 está dañado. En este contexto, es muy poco probable que se preserve el reflejo consensual izquierdo, que requiere un segmento 4 intacto. Por lo tanto, se eliminan las opciones (d), (f) y (g), que incluyen el segmento 3. Las opciones posibles restantes son (a) y (e).
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 no es necesario para producir los resultados anormales del reflejo de luz en este caso. La opción (e) implica una lesión combinada de los segmentos 1 y 5. La esclerosis múltiple, que a menudo afecta a varios sitios neurológicos simultáneamente, podría causar potencialmente esta lesión combinada. Con toda probabilidad, la opción (a) es la respuesta. Las imágenes neurológicas, 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 entrada visual. Por ejemplo, si se presenta un estímulo brillante a un ojo y un estímulo oscuro al otro, la percepción 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 relación con cuando un estímulo oscuro domina la conciencia. ^[7]^[8] Esto demuestra que el reflejo pupilar a la luz está modulado por la conciencia visual. De forma similar, se ha demostrado que la pupila se contrae cuando prestas atención de forma encubierta (es decir, sin mirar) a un estímulo brillante, en comparación con un estímulo oscuro, incluso cuando la entrada visual es idéntica. ^[9]^[10]^[11] Además, la magnitud del reflejo pupilar a la luz tras una sonda distractora está fuertemente correlacionada con el grado en que la sonda capta la atención visual e interfiere en el desempeño de la tarea. ^[12] Esto demuestra que el reflejo pupilar a la luz está modulado por la atención visual y la variación ensayo a ensayo en la atención visual. 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 imágenes es igual. ^[13]^[14] Esto demuestra que el reflejo pupilar a la luz está modulado por el brillo subjetivo (en oposición al objetivo).

Modelo matemático

El reflejo pupilar a la luz se modela como una ecuación diferencial de retardo no lineal basada en la fisiología que describe los cambios en el diámetro de la pupila en función de la iluminación ambiental: ^[15]

{\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 puede describirse como : luminancia que llega al ojo en lúmenes/mm ² por 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 comienzo de la reacción iridal debido a la transmisión nerviosa, la excitación neuromuscular y los retrasos de activación. , y son las derivadas de la función, diámetro de la pupila y tiempo . ${\estilo de visualización D}$ $\Phi (t-\tau)$ ${\estilo de visualización t}$ $\Phi = IA$ ${\estilo de visualización \tau}$ $\mathrm {d} M$ $\mathrm {d} D$ $\mathrm {d}t$ ${\estilo de visualización M}$ ${\estilo de visualización D}$ ${\estilo de visualización t}$

Dado que la velocidad de constricción de la pupila es aproximadamente 3 veces más rápida que la velocidad de (re)dilatación, ^[16] se deben utilizar diferentes tamaños de paso en la simulación del solucionador numérico:

{\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 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. $\mathrm {d}t_{c}$ $\mathrm {d}t_{d}$ $\mathrm {d}t$ $Estilo de visualización T_{c}}$ $Estilo de visualización T_{p}$ ${\estilo de visualización S}$ ${\estilo de visualización S}$

Para mejorar el realismo de las simulaciones resultantes, el efecto hippus se puede aproximar añadiendo pequeñas variaciones aleatorias a la luz ambiental (en el rango de 0,05 a 0,3 Hz). ^[17]

Véase también

Referencias

^ abcd Purves, Dale, George J. Augustine, David Fitzpatrick, William C. Hall, Anthony-Samuel LaMantia, James O. McNamara y Leonard E. White (2008). Neurociencia. 4.ª ed . Sinauer Associates. págs. 290–1. ISBN 978-0-87893-697-7.{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
^ Hall, Charlotte; Chilcott, Robert (2018). "A la vista del futuro del reflejo pupilar a la luz en el neurodiagnóstico". Diagnostics . 8 (1): 19. doi : 10.3390/diagnostics8010019 . PMC 5872002 . PMID 29534018.
^ Kaufman, Paul L.; Levin, Leonard A.; Alm, Albert (2011). Fisiología del ojo de Adler. Elsevier Health Sciences. pág. 508. ISBN 978-0-323-05714-1.
^ Wu, Feipeng, Yin Zhao y Hong Zhang. "Sistema nervioso autónomo ocular: una actualización desde la anatomía hasta las funciones fisiológicas". Vision 6.1 (2022): 6.
^ Belliveau, AP; Somani, AN; Dossani, RH (2019). "Reflejo pupilar a la luz". StatPearls . StatPearls. PMID 30725865.
^ Ciuffreda, KJ; Joshi, NR; Truong, JQ (2017). "Comprensión de los efectos de una lesión cerebral traumática leve en el reflejo pupilar a la luz". Conmoción cerebral . 2 (3): CNC36. doi :10.2217/cnc-2016-0029. PMC 6094691 . PMID 30202579.
^ 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.
^ Naber M., Frassle, S. Einhaüser W. (2011). "Rivalidad perceptual: los reflejos revelan la naturaleza gradual de la conciencia visual". PLOS ONE . 6 (6): e2011. Bibcode :2011PLoSO...620910N. doi : 10.1371/journal.pone.0020910 . PMC 3109001 . PMID 21677786. {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
^ Binda P.; Pereverzeva M.; Murray SO (2013). "La atención a las superficies brillantes mejora el reflejo pupilar a la luz". Revista de neurociencia . 33 (5): 2199–2204. doi :10.1523/jneurosci.3440-12.2013. PMC 6619119 . PMID 23365255.
^ Mathôt S., van der Linden, L. Grainger, J. Vitu, F. (2013). "La respuesta pupilar a la luz refleja el foco de la atención visual encubierta". PLOS ONE . 8 (10): e78168. doi : 10.1371/journal.pone.0078168 . PMC 3812139 . PMID 24205144. {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
^ Mathôt S., Dalmaijer E., Grainger J., Van der Stigchel, S. (2014). "La respuesta pupilar a la luz refleja la atención exógena y la inhibición del retorno". Journal of Vision . 14 (14): e7. doi : 10.1167/14.14.7 . PMID 25761284.{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
^ Ebitz R.; Pearson J.; Platt M. (2014). "Tamaño de la pupila y vigilancia social en macacos rhesus". Frontiers in Neuroscience . 8 (100): 100. doi : 10.3389/fnins.2014.00100 . PMC 4018547 . PMID 24834026.
^ Binda P.; Pereverzeva M.; Murray SO (2013). "Constricciones pupilares en fotografías del sol". Journal of Vision . 13 (6): e8. doi : 10.1167/13.6.8 . PMID 23685391.
^ Laeng B.; Endestad T. (2012). "Las ilusiones brillantes reducen la pupila del ojo". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 109 (6): 2162–2167. Bibcode :2012PNAS..109.2162L. doi : 10.1073/pnas.1118298109 . PMC 3277565 . PMID 22308422.
^ Pamplona, Vitor 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 iridiano" (PDF) . ACM Transactions on Graphics . 28 (4): 1–12. doi :10.1145/1559755.1559763. hdl : 10183/15309 . S2CID 5733841.
^ Ellis, CJ (1981). "El reflejo pupilar a la luz en sujetos normales". British Journal of Ophthalmology . 65 (11): 754–759. doi :10.1136/bjo.65.11.754. PMC 1039657 . PMID 7326222.
^ 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 pupilar a la luz
Reflejo, + Pupilar en los Encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
Un simulador de examen pupilar que demuestra los cambios en las reacciones de la pupila ante diversas lesiones nerviosas.