SISTEMA NERVIOSO
El
sistema nervioso en humanos es, desde el punto de vista humano, la máquina más
perfecta que se conoce. Es un conjunto de órganos y una red de tejidos
nerviosos cuya unidad básica son las neuronas. Las neuronas se disponen dentro
de una armazón con células no nerviosas, las que en conjunto se llaman
neuroglia.
El sistema nervioso tiene
tres funciones básicas: la sensitiva, la integradora y la
motora.
La función sensitiva
le permite reaccionar ante estímulos provenientes tanto desde el interior del
organismo como desde el medio exterior.
Luego,
la información sensitiva se analiza, se almacenan algunos aspectos de ésta y
toma decisiones con respecto a la conducta a seguir; esta es la función integradora.
Por
último, puede responder a los estímulos iniciando contracciones musculares o
secreciones glandulares; es la función
motora.
Para
entender su funcionalidad, el sistema nervioso como un todo puede subdivirse en
dos sistemas:
El
SNC está conectado con los receptores sensitivos, los músculos y las glándulas
de las zonas periféricas del organismo a través del SNP.
Este último está formado por los nervios
craneales, que nacen en el encéfalo y los nervios raquídeos o medulares, que
nacen en la médula espinal. Una parte de estos nervios lleva impulsos nerviosos
hasta el SNC, mientras que otras partes transportan los impulsos que salen del
SNC.
El
componente aferente del SNP son células nerviosas llamadas neuronas sensitivas
o aferentes (ad = hacia; ferre = llevar). Conducen los impulsos nerviosos desde
los receptores sensitivos de varias partes del organismo hasta el SNC y acaban
en el interior de éste.
El
componente eferente son células nerviosas llamadas neuronas motoras o eferentes
( ex = fuera de; ferre = llevar). Estas se originan en el interior del SNC y
conducen los impulsos nerviosos desde éste a los músculos y las glándulas.
Sistema Nervioso Central.
El
sistema nervioso central está formado por el encéfalo, que comprende el
cerebro, cerebelo, la lámina cuadrigémina (con los tubérculos cuadrigéminos) y
el tronco del encéfalo o bulbo raquídeo, y por la médula espinal.
Los
tubérculos cuadrigéminos constituyen un centro de reflejos visuales. Los
tubérculos son cuatro y se dividen en dos superiores y dos inferiores. En la
región interior de dichos tubérculos se encuentra la glándula hipófisis,
alojada en la "silla turca" del hueso esfenoides y que controla la
actividad del organismo.
El encéfalo
Está
constituido por tres vesículas iniciales, que son el Prosencéfalo, Mesencéfalo
y Rombencéfalo. Posteriormente, en el desarrollo embriológico, originan por
subdivisión, cinco vesículas. El Prosencéfalo origina el Telencéfalo y el
Diencéfalo. El Mesencéfalo no se divide. El Rombencéfalo origina el Metencéfalo
y el Mielencéfalo.
El Telencéfalo._
está subdividido en dos hemisferios y contiene dos lóbulos olfatorios, que se
encuentran muy desarrollados en peces, pero poco a poco van reduciendo su
tamaño en vertebrados más evolucionados. Forma los hemisferios cerebrales. El
cerebro en Mamíferos alcanza su mayor desarrollo. El cerebro tiene la capacidad
de controlar movimientos, recoger información de sentidos, almacenar recuerdos
y elaborar respuestas complejas, incluso, utilizando esos recuerdos para
modular la respuesta final.
El Diencéfalo._
Es un tramo pequeño que forma parte del cerebro. En la zona superior aparece el
epitálamo, que en peces, anfibios y reptiles tiene una función fotorreceptora.
También se encuentra el tálamo, lugar donde se regulan estímulos sensitivos. En
la zona inferior está el hipotálamo, que regula la actividad hormonal de la
hipófisis y la temperatura del cuerpo.
En el Mesencéfalo.
Aparecen los lóbulos ópticos en vertebrados inferiores. En Mamíferos forma los
tubérculos cuadrigéminos.
El Metencéfalo._
origina el cerebelo. Este órgano controla los movimientos posturales y coordina
el movimiento. En esta vesícula se encuentra en Puente de Varolio, que es suna
zona de cruce de vías nerviosas, en la que las fibras que provienen de la zona
derecha del cuerpo se dirigen a la zona izquierda del cerebro. Lo contrario
ocurre con las fibras que provienen del lado derecho.
El Mielencéfalo._
origina la médula oblonga o bulbo raquídeo. Regula, además, actividades de las
vísceras, tales como la deglución, el ritmo cardiaco o el ritmo respiratorio.
La médula espinal
Se
encuentra situada en el interior de la columna vertebral. Se distinguen dos zonas
por su coloración y composición: la sustancia blanca, por fuera, formada por
los axones de las neuronas, y la sustancia gris, más interna, con forma de
mariposa, formada por los cuerpos neuronales de las neuronas y con un orificio
interior llamado epéndimo.
La
sustancia gris tiene la forma de mariposa que ves en la imagen por estar
formada por astas dorsales (alas pequeñas de la mariposa) por donde entran
fibras sensitivas, y astas ventrales (alas grandes de la mariposa) de donde
salen fibras motoras.
Las funciones de la
médula espinal consisten en: transmitir la
información desde la zona sensitiva al encéfalo y de éste a las zonas motoras.
También realiza los actos reflejos, que son respuestas rápidas, sin
intervención del encéfalo.
El sistema nervioso
periférico se divide en:
- Sistema
nervioso somático
- Sistema
nervioso vegetativo o autónomo.
El sistema nervioso
somático está compuesto por: Nervios espinales, 31 pares de
nervios que envían información sensorial (tacto, dolor) del tronco y las
extremidades hacia el sistema nervioso central a través de la médula espinal.
También
envían información de la posición y el estado de la musculatura y las
articulaciones del tronco y las articulaciones para el control de la
musculatura esquelética.
Nervios
craneales, 12 pares de nervios que envían información sensorial procedente del
cuello y la cabeza hacia el sistema nervioso central. Reciben órdenes motoras
para el control de la musculatura esquelética del cuello y la cabeza.
El sistema nervioso
vegetativo o autónomo se compone de centros bulbares y
medulares, así como de dos cadenas de 23 ganglios situados a ambos lados de la
médula espinal, y preside las funciones de respiración, circulación,
secreciones y en general todas las propias de la vida de nutrición. Los órganos
inervados funcionan con entera independencia de nuestra voluntad; por esto se
les llama sistema autónomo.
Atendiendo
al origen y función de las fibras nerviosas el sistema nervioso autónomo se
divide en dos grandes grupos:
Sistema Nervioso Simpático:
sus fibras se originan en la médula dorsolumbar y su función es descargar
energía para satisfacer objetivos vitales.
Sistema Nervioso
Parasimpático: sus fibras nacen en los centros bulbares
y sacro e interviene en los procesos de recuperación, se encarga del
almacenamiento y administración de la energía.
Ambos
sistemas tienen funciones antagónicas y complementarias. Neurona, ganglios,
nervios conforman el tejido nervioso. El nervio más importante del sistema
parasimpático se llama neumogástrico y sale del bulbo raquídeo.
La Neurona
La
unidad anatómica y funcional del tejido nervioso es la neurona, célula
altamente especializada cuyas propiedades de excitabilidad y conducción son la
base de las funciones del sistema. Puede distinguirse en ella un soma o cuerpo
celular en el que se hallan los diversos orgánulos citoplasmáticos: neurosomas
(mitocondrias), aparato de Golgi, grumos de Nissi (ergatoplasma),
neurofibrillas, etc. y un núcleo voluminoso.
Del
cuerpo celular arrancan dos tipos de prolongaciones, las dendritas y un axón.
Las dendritas se ramifican en ramas de segundo y tercer orden, cuyo calibre
disminuye a medida que se alejan del cuerpo neuronal.
El
axón es único y su calibre generalmente uniforme en toda su longitud, se
ramifica sólo en la proximidad de su terminación. Existe una gran variabilidad
en cuanto al tamaño de las células nerviosas: los granos del cerebelo miden
unas 5 u de diámetro, mientras que las grandes pirámides de la corteza cerebral
miden unas 130 u.
Cajal
en su teoría del neurotropismo, para explicar cómo los axones de las neuronas
en desarrollo embrionario emigran hacia una dirección determinada atraídos por
sustancias neurotrópicas y que hoy conocemos como factores del crecimiento. A
estas aportaciones básicas sobre la estructura y función de las células
nerviosas, hay que añadir el estudio sistemático, milímetro a milímetro, de
todo el sistema nervioso central y periférico. Esta fue la gigantesca labor
científica de Cajal. EI solo aportó más conocimientos a la anatomía
microscópica del sistema nervioso que todos los demás histólogos juntos.
SISTEMA
BIOELÉCTRICO
Potenciadores
eléctricos de la membrana celular
1) El potencial de reposo: Es la diferencia
de potencial que existe entre el interior y el exterior de una célula. Lo que
mantiene a este potencial en reposo, es la Bomba Na+/K+ (Bomba Sodio/Potasio),
dado que si salen 3 Na+ (Sodio) a la parte extracelular, entran 2 K+ (Potasio)
a la parte intracelular. Se debe a que la membrana celular se comporta como una
barrera semipermeable selectiva, es decir, permite el tránsito a través de ella
de determinadas moléculas e impide el de otras. Este paso de sustancias es
libre, no supone aporte energético adicional para que se pueda llevar a cabo.
En las células eléctricamente excitables, el potencial de reposo es aquel que
se registra por la distribución asimétrica de los iones (principalmente sodio y
potasio) cuando la célula está en reposo fisiológico, es decir, no está
excitada. Este potencial es generalmente negativo, y puede calcularse
conociendo la concentración de los distintos iones dentro y fuera de la célula.
La distribución asimétrica de los iones se debe a los gradientes de los potenciales
electroquímicos de los mismos. El potencial electroquímico está compuesto por
el potencial químico, directamente relacionado con la concentración de las
especies, y con la carga de los distintos iones.
2) Un potencial de acción: también llamado
impulso eléctrico, es una onda de descarga eléctrica que viaja a lo largo de la
membrana celular modificando su distribución de carga eléctrica. Los
potenciales de acción se utilizan en el cuerpo para llevar información entre
unos tejidos y otros, lo que hace que sean una característica microscópica
esencial para la vida de los animales. Pueden generarse por diversos tipos de
células corporales, pero las más activas en su uso son las células del sistema
nervioso para enviar mensajes entre células nerviosas (sinapsis) o desde
células nerviosas a otros tejidos corporales, como el músculo o las glándulas.
3) El potencial de membrana: Hay impulso hay
más cationes, en especial de sodio, fuera de la membrana celular y más aniones
(-iones) dentro de lo que crea un potencial de reposo
El
Sistema Cuántico Bio-Eléctrico es una nueva herramienta que analiza este
fenómeno. La energía y la baja frecuencia magnética del cuerpo humano se captan
al sostener el sensor, y a continuación el equipo las amplifica y las analiza
mediante el microprocesador que incorpora. Los datos se comparan con el
espectro cuántico de resonancia magnética estándar de enfermedades y de
nutrición, así como con otros indicadores incorporados en el equipo para diagnosticar
si las formas de las ondas presentan irregularidades a través del uso de la
aproximación de Fourier. De esta manera se puede realizar el análisis y
diagnóstico del estado de salud y obtener los principales problemas del
paciente, también como distintas propuestas estándares de curación o
prevención, basándose en el resultado del análisis de la forma de la onda.
El método de análisis cuántico de
resonancia magnética es un emergente método de detección espectral, rápido,
preciso y no invasivo, lo que lo hace especialmente apropiado para la
comparación de los efectos de curación de diferentes medicinas y productos
médicos, y para la comprobación de posibles estados anormales de salud.
ELECTRODIAGNÓSTICO Y ELECTROTERAPIA
Una
de las exploraciones complementarias más usadas en neurología es el estudio
electrofisiológico neuromuscular.
La
evaluación electrofisiológica constituye una aproximación fiable y objetiva en
el estudio de las funciones motoras y sensoriales de los nervios periféricos.
Desde su introducción como técnicas de aplicación clínica, han aportado una
ayuda inestimable en el diagnóstico neurológico, de forma que en la actualidad
la evaluación de cualquier enfermedad neuromuscular requiere una adecuada
combinación del examen clínico detallado, estudios de conducción nerviosa y
examen electromiográfico. Las pruebas electrofisiológicas son útiles para
localizar el nivel de las lesiones, describir el tipo y el grado de severidad
de los procesos patológicos, incluso en casos donde las alteraciones
funcionales no son detectables en la clínica. El registro de potenciales de
acción musculares, ondas F y respuestas reflejas, junto con la electromiografía
(EMG), proporcionan información sobre la función de las unidades motoras.
El
estudio electrofisiológico neuromuscular y su interpretación diagnóstica es de
competencia médica. En Fisioterapia podemos utilizar el Electrodiagnóstico por
estimulación.
Consiste
en enviar diferentes impulsos eléctricos mediante electrodos de superficie y
observar/registrar las respuestas musculares.
Objetivos
del Electrodiagnóstico por estimulación
Determinar la duración del impulso
eléctrico que utilizaremos para estimular un músculo (inervado o denervado).
Analizar de forma no invasiva, fácil
y bastante fiable, el estado y evolución de un músculo con denervación
periférica.
El
Electrodiagnóstico por estimulación tiene sus orígenes en el siglo pasado.
En
1867, Duchenne de Boulogne (8) estudió las respuestas musculares producidas por
estimulaciones eléctricas.En 1909, Lapicque definió la reobase y la cronaxia.
Los principios fundamentales que ellos describieron siguen siendo útiles en la
actualidad.
Los
principales parámetros del Electrodiagnóstico por estimulación son los
siguientes: curva I/t, cronaxia, valoración cualitativa de la respuesta
muscular, test de Fishgold, cociente de acomodación y el test de excitabilidad
farádica (13).
En
el caso de lesiones traumáticas en los nervios periféricos, los estudios
electrofisiológicos y el electrodiagnóstico por estimulación deben realizarse
pasadas tres semanas de la lesión. Es posible que un estudio efectuado antes de
este período no detecte una degeneración axonal. Recordemos que la degeneración
axonal puede empezar a producirse a las dos-tres semanas de la lesión.
En resumen diríamos:
Los principales parámetros del electrodiagnóstico por estimulación son los
siguientes: curva I/t, cronaxia, valoración cualitativa de la respuesta
muscular, test de Fishgold, cociente de acomodación y el test de excitabilidad
farádica. La estimulación eléctrica de músculos desnervados genera grandes
controversias. El protocolo propuesto tiene por objetivo prevenir la fibrosis
muscular durante el período de reinervación. Consiste en estimular eléctricamente
el músculo denervado (total o parcialmente) con un impulso unidireccional
rectangular de 30-300 milisegundos de duración. El tratamiento consta de cinco
impulsos por día, con una separación entre ellos de cuatro segundos.
TIPOS DE CORRIENTE Y EFECTOS DE LA
ELECTRICIDAD EN LOS SERES VIVOS.
Cuando alguna parte o partes del cuerpo humano
entran en contacto con dos puntos u objetos entre los que existe una diferencia
de potencial (voltaje), se establece el paso de una corriente eléctrica a
través del cuerpo que puede producir efectos muy diversos, desde un leve
cosquilleo hasta la muerte, pasando por contracciones musculares, dificultades
o paro respiratorio, caídas, quemaduras, fibrilación ventricular y paro
cardíaco. Esto se conoce como choque eléctrico.
El choque eléctrico puede producirse al tocar
elementos sometidos a tensión, como cables o barras metálicas desnudas
(contacto directo), u objetos, normalmente inofensivos, cuya tensión se debe a
fallos y defectos de aislamiento (contacto indirecto).
Efectos en el ser vivo: Los seres vivos necesitan
energía para el desarrollo normal de las actividades vitales. Esta demanda
energética básica ha evolucionado desde la antigüedad. El descubrimiento del
fuego incrementó el consumo energético por persona a unas 6000 kcal diarias. En
el siglo 15 se produjo un incremento considerable en el consumo de energía,
cifrado en unas 30.000 kcal por persona y día. En el siglo 18, la revolución
industrial puede considerarse como punto de partida de la aplicación de la
energía procedente del carbón a la máquina de vapor, y causa de la segunda
revolución energética. Hoy en día el consumo energético los países más
desarrollados se puede cifrar en unas 300.000 kcal diarias por persona.
Más de la tercera parte de la energía que se
consume esta energía eléctrica ya que se trata una energía limpia, versátil y
de fácil transporte. Otra parte muy importante en la demanda energética es la
de los combustibles para calefacción y automoción. Todo esto ha incrementado
nuestro nivel de bienestar pero también ha contribuido a la contaminación
medioambiental
Para poder comprender el proceso es necesario
puntualizar que la red de distribución en baja tensión -la que entra en
nuestros domicilios, oficinas, locales comerciales, etc.- es trifásica y el
neutro está conectado a tierra.
A partir del esquema anterior puede inferirse que
si una persona entra en contacto con una de las fases L1, L2, L3 y tiene los
pies apoyados en el suelo (o toca alguna masa metálica, tubería, etc. que haga
buen contacto con tierra) se cerrará el circuito estableciéndose una corriente
que atravesará su cuerpo, produciéndole el choque. Lo mismo ocurrirá si toca la
carcasa metálica de algún aparato que presente defectos de aislamiento.
Los
factores que determinan la severidad de las lesiones son:
El tipo de
corriente, continua (pilas y baterías) o alterna (red eléctrica).
En general, la corriente alterna de baja frecuencia
(50 – 60 Hz) que se distribuye a través de la red puede llegar a ser hasta 3 o
5 veces más peligrosa que la continua. Puesto que se trata del tipo de
corriente al que habitualmente estamos expuestos en viviendas, locales,
comercios, oficinas, etc., nos centraremos en los riesgos que lleva asociados
la alterna.
La intensidad y el tiempo.
En general, cuanto mayor es la intensidad y/o el
tiempo en que circula corriente por nuestro cuerpo, más graves son las
consecuencias. La tabla siguiente
muestra los efectos generados en función de la intensidad y el tiempo de
exposición, en un adulto de más de 50 kg de peso, suponiendo que los puntos de
contacto son dos extremidades.
EFECTOS DE LOS CAMPOSELECTROMAGNÉTICOS SOBRE ÓRGANOS Y SISTEMAS.
La exposición a campos electromagnéticos no es un
fenómeno nuevo. Sin embargo, en el siglo XX la exposición ambiental ha
aumentado de forma continua conforme la creciente demanda de electricidad, el
constante avance de las tecnologías y los cambios en los hábitos sociales han
generado más y más fuentes artificiales de campos electromagnéticos. Todos
estamos expuestos a una combinación compleja de campos eléctricos y magnéticos
débiles, tanto en el hogar como en el trabajo, desde los que producen la
generación y transmisión de electricidad, los electrodomésticos y los equipos
industriales, a los producidos por las telecomunicaciones y la difusión de
radio y televisión.
En el organismo se producen corrientes eléctricas
minúsculas debidas a las reacciones químicas de las funciones corporales
normales, incluso en ausencia de campos eléctricos externos. Por ejemplo, los
nervios emiten señales mediante la transmisión de impulsos eléctricos. En la
mayoría de las reacciones bioquímicas, desde la digestión a las actividades
cerebrales, se produce una reorganización de partículas cargadas. Incluso el
corazón presenta actividad eléctrica, que los médicos pueden detectar mediante
los electrocardiogramas.
Los campos eléctricos de frecuencia baja influyen
en el organismo, como en cualquier otro material formado por partículas
cargadas. Cuando los campos eléctricos actúan sobre materiales conductores,
afectan a la distribución de las cargas eléctricas en la superficie. Provocan
una corriente que atraviesa el organismo hasta el suelo.
Los campos magnéticos de frecuencia baja inducen
corrientes circulantes en el organismo. La intensidad de estas corrientes
depende de la intensidad del campo magnético exterior. Si es suficientemente
intenso, las corrientes podrían estimular los nervios y músculos o afectar a
otros procesos biológicos.
Tanto los campos eléctricos como los magnéticos
inducen tensiones eléctricas y corrientes en el organismo, pero incluso justo
debajo de una línea de transmisión de electricidad de alta tensión las
corrientes inducidas son muy pequeñas comparadas con los umbrales para la
producción de sacudidas eléctricas u otros efectos eléctricos.
El principal efecto biológico de los campos
electromagnéticos de radiofrecuencia es el calentamiento. Este fenómeno se
utiliza en los hornos de microondas para calentar alimentos.
Los niveles de campos de radiofrecuencia a los que
normalmente están expuestas las personas son mucho menores que los necesarios
para producir un calentamiento significativo. Las directrices actuales se basan
en el efecto calefactor de las ondas de radio. Los científicos están
investigando también la posibilidad de que existan efectos debidos a la
exposición a largo plazo a niveles inferiores al umbral para el calentamiento
del organismo. Hasta la fecha, no se han confirmado efectos adversos para la
salud debidos a la exposición a largo plazo a campos de baja intensidad de
frecuencia de radio o de frecuencia de red, pero los científicos continúan investigando
activamente en este terreno.
LA UTILIDAD DE LA BOMBA DE NA Y K
EN LA GENERACIÓN DE IMPULSO NERVIOSO Y SU PARECIDO CON LA ELECTRICIDAD Y SUS
VARIANTES.
La bomba de sodio y potasio es una proteína
presente en todas las membranas plasmáticas de las células, cuyo objetivo es
eliminar sodio de la célula e introducir potasio en el citoplasma. Ese
intercambio permite mantener, a través de la membrana, las diferentes
concentraciones entre ambos cationes. La proteína transmembrana “bombea” tres
cationes de sodio expulsándolos fuera de la célula y lo propio hace con dos
cationes de potasio al interior de ella. De esa forma se genera un potencial
eléctrico negativo intracelular.
La bomba de sodio y potasio cumple un rol muy
importante en la producción y transmisión de los impulsos nerviosos y en la
contracción de las fibras musculares.
En base no es más que la transmisión del mensaje
(que es un impulso nervioso de carácter eléctrico) que es conducido a través
del cuerpo celular a lo largo del axón hasta el botón sináptico para liberar
alguna sustancia transmisora. La
neurona tiene un medio interno y un medio externo, tanto fuera como dentro
tiene iones positivos y negativos, aunque cada medio suele tener una mayor concentración
de iones, así el medio interno tiende a ser negativo y el medio externo a
positivo. De tal forma que el medio externo de la neurona lo constituyen
fundamentalmente Sodio (Na+) y Cloro (cl-) y en el medio interno potasio (K+) y
Aniones (A-).
Fisiología de la membrana.
Por fuera y dentro de la membrana celular, existen
moléculas en estado iónico (con carga eléctricas positivas o negativas) que se
hallan en diferentes concentraciones:
a) externamente, gran concentración de iones de sodio (Na+) e iones cloruro (CI-)
b) internamente, gran concentración de iones potasio (K+) e iones de diversos ácidos orgánicos (Ac. org. -)
a) externamente, gran concentración de iones de sodio (Na+) e iones cloruro (CI-)
b) internamente, gran concentración de iones potasio (K+) e iones de diversos ácidos orgánicos (Ac. org. -)
Todos estos iones tienden a difundir desde el lugar
de mayor concentración al de menor, pero la membrana neuronal es selectiva,
siendo impermeable al sodio y a los ácidos orgánicos y solos permitiendo el
pasaje del cloro y el potasio, los cuales entran y salen libremente
La membrana, la acumulación de iones
positivos sea mayor que la de iones negativos y, a la inversa, internamente la
acumulación de iones negativos sea mayor. Por lo tanto se genera a ambos lados
de la membrana una distribución de cargas eléctricas, es decir una diferencia
de potencial eléctrico que consiste en una mayor electropositividad exterior y
una mayor electronegatividad en el interior. En este estado se dice que la
neurona tiene un potencial de membrana o que está en reposo, inactiva o
polarizada
SONIDO, AUDICIÓN Y ONDAS SONORA
Desde un punto de vista físico, el sonido es una
vibración que se propaga en un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso),
cuando nos referimos al sonido audible por el oído humano, lo definimos como
una sensación percibida en el órgano del oído, producida por la vibración que
se propaga en un medio elástico en forma de ondas.
Para que se produzca un sonido es necesaria la
existencia de:
Ø Un emisor
o cuerpo vibrante.
Ø Un medio
elástico transmisor de esas vibraciones.
Ø Un
receptor que capte dichas vibraciones.
El sonido tiene orígenes y características muy
diferentes:
Ø Fenómenos
de la naturaleza: Una gota que cae sobre una superficie, las hojas de los
árboles movidas por el viento, las olas del mar, etc.
Ø Muchos
animales tienen la capacidad de producir sonido: el ladrido de un perro, el
canto de un pájaro, etc.
Ø La voz
humana: una de las formas más complejas de comunicación en la que se basa el
lenguaje verbal.
Dispositivos creados por el hombre también pueden
producir sonido: el motor de un coche, una explosión, etc.
Algunos dispositivos han sido creados expresamente
para la producción de un tipo de sonido: el sonido de los instrumentos
musicales.
La Audición
La audición es uno de los cinco sentidos propios de
los animales, con características particulares y diferenciadas en cada especie.
Este sentido supone procesos fisiológicos y psicológicos y se relaciona con el
equilibrio. Nos permite interpretar sonidos, y nos ayuda a comunicarnos; el
órgano receptor de este sentido es el oído.
Funcionamiento de la audición
1. El sonido
se canaliza en el conducto auditivo y provoca el movimiento del tímpano.
- El
tímpano vibra con el sonido.
- Las
vibraciones del sonido se desplazan por la cadena de huesecillos hasta la
cóclea.
- Las
vibraciones del sonido hacen que el fluido de la cóclea se mueva.
- El
movimiento de este fluido hace que las células ciliadas se inclinen. Las
células ciliadas producen señales neurales que son captadas por el nervio
auditivo. Las células ciliadas de un extremo de la cóclea envían
información de los sonidos graves, y las células ciliadas del otro extremo
envían información de los sonidos agudos.
- El nervio auditivo envía las señales al cerebro, donde se interpretan como sonidos
Ondas Sonoras
Se entiende por onda a aquella perturbación que
transporta energía, y que se propaga en el tiempo y espacio. La onda tiene una
vibración de forma ondulada que se inicia en un punto y continúa hasta que
choca con otro cuerpo.
Existen distintos tipos de ondas, de acuerdo el
criterio que se tome, encontramos las siguientes:
Según el
medio en que se propagan
Ø
Ondas electromagnéticas: estas ondas no necesitan
de un medio para propagarse en el espacio, lo que les permite hacerlo en el
vacío a velocidad constante, ya que son producto de oscilaciones de un campo
eléctrico que se relaciona con uno magnético asociado.
Ø
Ondas mecánicas: a diferencia de las anteriores,
necesitan un medio material, ya sea elástico o deformable para poder viajar.
Este puede ser sólido, líquido o gaseoso y es perturbado de forma temporal
aunque no se transporta a otro lugar.
Ø
Ondas gravitacionales: estas ondas son
perturbaciones que afectan la geometría espacio-temporal que viaja a través del vacío. Su velocidad es
equivalente a la de la luz.
Según su
propagación:
Ø
Ondas unidimensionales: estas ondas, como su nombre
indica, viajan en una única dirección espacial. Es por esto que sus frentes son
planos y paralelos.
Ø
Ondas bidimensionales: estas ondas, en cambio,
viajan en dos direcciones cualquieras de una determinada superficie.
Ø
Ondas tridimensionales: estas ondas viajan en tres
direcciones conformando un frente de esférico que emanan de la fuente de
perturbación desplazándose en todas las direcciones.
Según su
dirección:
1)
Ondas transversales: las partículas por las que se
transporta la onda se desplazan de manera perpendicular a la dirección en que
la onda se propaga.
2)
Ondas longitudinales: en este caso, las moléculas
se desplazan paralelamente a la dirección en que la onda viaja.
Según su
periodicidad:
1)
Ondas no periódicas: estas ondas son causadas por
una perturbación de manera aislada o, si las perturbaciones se dan de manera
repetida, estas tendrán cualidades diferentes.
2)
Ondas periódicas: son producidas por ciclos
repetitivos de perturbaciones.
VELOCIDADY ENERGÍAS DEL SONIDO.
Las partículas del medio se comprimen en las zonas
de máxima amplitud de la ondulación y se separan en las de mínima amplitud.
Estas zonas se denominan compresión y rarefacción.
La rapidez de propagación del sonido está
relacionada con variables físicas propias del material como la densidad, la
temperatura, la elasticidad, presión, salinidad, etc.
En el caso de medios gaseosos, como el aire, las
vibraciones son trasmitidas de un punto a otro mediante choques entre las
partículas que constituyen el gas. De este modo cuando mayor sea la densidad
del gas, mayor será la rapidez de la onda.
En los medios sólidos, son las fuerzas que unen
entres sí las partículas constitutivas del cuerpo las que se encargan de
propagar la perturbación de un punto a
otro. Este procedimiento más directo explica por qué la rapidez del sonido es
mayor en los sólidos que en los gases.
La rapidez del sonido varía muy poco con la
temperatura en los sólidos y líquidos, sin embargo en los gases, aumenta con la
temperatura porque se incrementa la probabilidad de los choques entre las
moléculas.
El alcance de una onda de sonido en un medio, está
directamente con la energía que absorbe y la rapidez específicamente en un
sólido, se ve afectada por la densidad y por la elasticidad.
A nivel molecular un material con alta elasticidad
(rígido) se caracteriza por grandes fuerzas entre sus moléculas. Esto hace que
las partículas vuelvan rápidamente a sus posiciones de equilibrio y estén
dispuestas a iniciar de nuevo un movimiento, lo que les permite vibrar a altas velocidades.
Por lo tanto, el sonido viaja más rápido a través de medios con mayor
elasticidad.
La densidad de un medio representa la masa por
unidad de volumen. Así mientras más denso es un material, mayor será la masa de
las moléculas, si se considera un mismo volumen, lo que implica que el sonido
se trasmite más lentamente. Esto se debe a que
las ondas de sonido trasportan energía, que es la responsable de la
vibración de un medio, y se necesita más energía para hacer vibrar las
moléculas grandes que la requerida para hacer vibrar moléculas más pequeñas.
Por esto, el sonido viaja más lento en un objeto más denso, si ambos tienen la
misma propiedad elasticidad.
ENERGÍA DEL SONIDO.
La energía sonora (o energía acústica) es la
energía que transmiten o transportan las ondas sonoras. Procede de la energía
vibracional del foco sonoro y se propaga a las partículas del medio que
atraviesan en forma de energía cinética (movimiento de las partículas), y de
energía potencial (cambios de presión producidos en dicho medio o presión
sonora). Al irse propagando el sonido a través del medio, la energía se
transmite a la velocidad de la onda, pero una parte de la energía sonora se
disipa en forma de energía térmica. La energía acústica suele tener valores
absolutos bajos, y su unidad de medida es el julio (J). Aunque puede calcularse
a partir de otras magnitudes como la intensidad sonora, también se pueden
calcular otras magnitudes relacionadas, como la densidad o el flujo de energía
acústica.
Como ejemplo tenemos:
Supongamos que se mueve rápidamente el
pistón hacia el interior del tubo. Las moléculas que se encuentran junto al
pistón serán empujadas, mientras que las que se encuentran alejadas no. En la
zona del pistón el aire se encontrará más comprimido que lejos de él, es decir
que la misma cantidad de aire ocupa menos espacio. El aire comprimido tiende a
descomprimirse (como cuando abrimos la válvula de un neumático) desplazándose
hacia la derecha y comprimiendo el aire próximo. Esta nueva compresión implica
nuevamente una tendencia a descomprimirse, por lo que la perturbación original
se propaga a lo largo del tubo alejándose de la fuente.
Elementos
de una onda sonora.
- Cresta:
es la parte más elevado de una onda.
- Valle:
es la parte más baja de una onda.
- Elongación:
es el desplazamiento entre la posición de equilibrio y la posición en un
instante determinado.
- Amplitud:
es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento desde el punto de
equilibrio hasta la cresta o el valle.
- Longitud
de onda (l): es la distancia comprendida entre dos crestas o dos valles.
- Onda
completa: cuando ha pasado por todas las elongaciones positivas y
negativas.
- Período
(T): el tiempo transcurrido para que se realice una onda completa.
- Frecuencia (f): Es el número de ondas que se suceden en la unidad de tiempo.
Cualidades del sonido.
Cuatro son las cualidades que definen al sonido:
altura, duración, intensidad o volumen y timbre.
La altura
Depende de la frecuencia, que es el número de
vibraciones por segundo. Cuantas más vibraciones por segundo, el sonido es más
agudo y cuantas menos vibraciones por segundo, el sonido es más grave. Cuanto
más corta, fina y tensa esté una cuerda, más agudo será el sonido que produzca
y viceversa.
La unidad de medida de la frecuencia es el hercio
(Hz), que equivale a una vibración por segundo.
El ser humano no percibe todas las frecuencias. El
rango de audición va de los 20 Hz hasta los 20000 Hz. Por encima de esta
frecuencia se producen los ultrasonidos, que no podemos percibir.
Las alturas que son capaces de producir los
instrumentos musicales, excepto los electrónicos, no llegan a utilizar todo el
rango de audición humano. De hecho, la mayoría de los instrumentos manejan una
extensión limitada dentro de ese rango. Las notas que son capaces de producir
(su tesitura) suelen situarse en la zona grave, intermedia o aguda de ese rango
posible de audición.
Al proceso de igualar las frecuencias de las
diferentes notas entre los distintos instrumentos y/o con relación a un punto
de referencia, que se denomina diapasón, se lo conoce con el nombre de
afinación. Las distintas familias de instrumentos pueden tener sistemas de
afinación distintos, aunque, para poder igualarlos, todos tienden a una
afinación "temperada", en la que se supone que todos los semitonos
(la distancia mínima que puede haber entre dos notas dentro de la música
occidental) son iguales.
La duración
El tiempo máximo de permanencia de la vibración
está muchas veces limitado por las características de producción de sonido del
instrumento musical. Naturalmente, los instrumentos electrónicos no tienen este
tipo de limitaciones y, siempre que el timbre del instrumento que produzcan no
tenga como característica una pronta extinción, la duración de los sonidos
puede ser todo lo larga que deseemos.
También existe una duración mínima de los sonidos a
partir de la cual, aunque un instrumento electrónico fuese capaz de generar
sonidos tan breves y tan rápidos (si los hace consecutivamente), nuestro oído
acabaría percibiéndolos como simultáneos.
En música la medición del tiempo de los sonidos no
se realiza uno a uno, sino por comparación con los demás. Pero aún así, esta
referencia relativa de duraciones necesita una referencia superior, para poder
establecer su duración absoluta. Así tenemos la indicación metronómica, que se
expresa en número de "golpes" por minuto (bpm: beats per minute).
Cuanto mayor sea el número de la indicación metronómica, más rápido se
interpretará la música y a la inversa.
La intensidad o volumen
Está en relación con la fuerza con que hubiésemos
pulsado la cuerda. Su unidad de medida es el decibelio (dB). Cada incremento de
10 dB nuestro oído lo percibe como el doble de intensidad. A partir de 120 dB
entraríamos en el umbral del dolor.
En la representación gráfica de un sonido fuerte
observaríamos que posee una mayor amplitud que un sonido débil.
Los sonidos de los distintos instrumentos musicales
no tienen todas las mismas posibilidades de potencia sonora. Esta realidad se
reconoce claramente en la disposición de los instrumentos dentro de una
orquesta, donde los instrumentos con mayor potencia sonora son colocados hacia
atrás. Sin embargo, hoy en día y gracias a los avances de la tecnología de
amplificación del sonido, los posibles desequilibrios se pueden compensar con
una adecuada utilización de los micrófonos y la mesa de mezclas.
- El timbre
Es la cualidad que nos permite distinguir entre los
distintos sonidos de los instrumentos o de las voces, aunque interpreten
exactamente la misma melodía. El timbre de los distintos instrumentos se
compone de un sonido fundamental, que es el que predomina (siendo su frecuencia
la que determina la altura del sonido), más toda una serie de sonidos que se
conocen con el nombre de armónicos.
LA VOZ HUMANA
Dentro
de los elementos que originan la voz, podemos destacar los siguientes:
Ø Aparato respiratorio: es el lugar donde se almacena
y circula el aire; está formado por la nariz, la tráquea, los pulmones y el
diafragma.
Ø Aparato de fonación: es el lugar donde se produce
el sonido al pasar el aire a través de las cuerdas vocales; está formado por la
laringe y las cuerdas vocales.
Ø Aparato resonador: es el lugar donde el sonido
producido adquiere su timbre característico; está formado por el paladar, los
senos maxilares y frontales y la faringe.
Ø Mecanismos principales: los mecanismos que producen
la voz son la inspiración, es decir, cuando el aire es retenido por los
pulmones y expulsado y dosificado para producir el sonido; y la espiración, o
sea, cuando expulsamos el aire haciéndolo pasar a través de las cuerdas vocales
y de los distintos aparatos resonadores.
Ya que la audición es una parte importante en la
vida del ser humano, hablaremos del factor fisiológico, el cual se debe tener
en cuenta ya que incide en la percepción final del sonido. Este factor es el
hecho de que disponemos de un sistema periférico: el aparato auditivo. El oído
es el órgano receptor en donde comienza el estímulo acústico, el cual se
convierte en sensación sonora. El odio nos permite captar una gran diversidad
de sonidos, es por esto que la audición no solo es importante para captar sonidos
sino también para comunicarnos. Las orejas o pabellones auriculares tienen una
serie de pliegues que favorecen la captación de las ondas sonoras. El sonido
captado por la oreja entra por el conducto auditivo externo, donde existen una
serie de pelos y cera para la protección de este. Cuando se produce un sonido,
el aire vibra creando una onda sonora, el pabellón auditivo capta la onda
sonora y la dirige hacia el canal auditivo. Al final de conducto auditivo se
encuentra el tímpano que empieza a vibrar, en el odio medio, el tímpano esta
comunicado con la cadena de huesecillos: matillo, yunque y estribo. Que
transmiten las vibraciones y las amplifican hasta la ventana oval del oído
interno. En el oído interno, un líquido estimula las terminaciones nerviosas,
llamadas las celular ciliadas, estas envían impulsos eléctricos a través del
nervio auditivo hasta el cerebro. El cerebro decodifica estos impulsos,
produciéndose el fenómeno de la audición.
Audiómetro
El audiómetro es un instrumento de tecnología digital
y diseño ultra compacto que permite realizar audiometrías tonales por vía
aérea, por vía ósea y logoaudiometrías con micrófono o grabador. Se utiliza
para realizar test audiométricos completos y específicos. Permite determinar el
nivel auditivo de un paciente en cada uno de sus oídos.
Hay varios test que se hacen en este equipo:
- Umbral de vía aerea
- Test de S.IS.I.
- Test de Fowler
- Test de la palabra
- Deterioro tonal
- Tinitumetría
El examen dura de 20 a 25 minutos y este tiempo
varía en cada paciente.
Características técnicas:
- Voltaje 220
- Frecuencia 50 HZ
- Potencia 25 VA
- Temperatura 15 a 35°
- Humedad 30ª 90%
- Dimensiones 378 X 394 X 110 mm
- Peso 3.9 kg
Estructura: gabinete de plástico con chasis de
aluminio y frontal de plástico laminado.
Tiene 2 canales separados, uno para señal sonora y
otro para enmascaramiento.
Salidas: cascos, vía ósea, altavoces externos para
campo libre.
También posee una pantalla de visualización de los
resultados, memoria interna y ofrece la posibilidad de imprimir los resultados
de la audiometría.
LA
LUZ Y EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO.
Los
objetos celestes, aparte de los cuerpos del Sistema Solar, están tan lejos que
la luz que emiten es en la práctica el único medio que tenemos para estudiarlos
y entender su naturaleza. Uno de los descubrimientos fundamentales de la física
del siglo XX fue que la luz tiene una naturaleza dual: a veces se comporta como
ondas y a veces como partículas, llamadas fotones. Algunos fenómenos pueden
interpretarse en base al modelo ondulatorio de la luz, y en otras situaciones
debe enfocarse el problema pensando en la luz como un conjunto de fotones. Una
propiedad básica de la luz es su longitud de onda, que se define como la
distancia entre crestas o depresiones consecutivas de las ondas. La luz visible
representa apenas una pequeña porción del espectro electromagnético, que se
extiende desde los rayos gamma hasta longitudes de onda de radio. Aunque en
realidad ambos extremos del espectro electromagnético se extienden desde cero
hasta el infinito.
La
luz blanca es en realidad una mezcla de longitudes de onda. Cuando hacemos que
la luz blanca pase a través de un prisma, se descompone en longitudes de onda o
colores que la integran, formando un espectro. La ciencia encargada del
análisis de los espectros se llama espectroscopía .
¿Qué
es el espectro electromagnético?...
El espectro
electromagnético es el conjunto de las ondas electromagnéticas que existen en
el Universo, de distintas frecuencias. Cada cuerpo presente en el Universo
tiene una vibración particular, a una frecuencia determinada. Esta vibración
provoca que dicho cuerpo emita energía con una longitud de onda característica,
que sirve para identificarlo. La forma de identificar esta energía es midiendo
su longitud de onda. Ahora bien...¿qué longitudes de onda se han medido sobre
el espectro electromagnético?.
Ø Historia
Hasta el año 1800 no se conocía más que el espectro
visible. William Herschel descubrió la luz infrarroja, radiación que estaba
fuera del espectro de luz visible. Se llama a esta radiación o luz "infrarroja" porque su frecuencia
es menor que el rojo.
Prisma provocando la dispersión de la luz Herschel estaba interesado por saber cuánto
calor transmitía cada color del espectro, puesto que sabía que la energía de la
luz dependía del color. Así pues, hizo pasar luz blanca a través de un prisma,
de tal forma que originara un arco iris en su salida. Puso un termómetro sobre
cada color y también dispuso sendos termómetros a ambos lados del espectro como
control. La temperatura medida indicaba que aumentaba al ir del violeta al rojo
pero, para su sorpresa, el termómetro situado al lado del rojo indicaba una
temperatura más alta que los anteriores.
En posteriores experimentos, Herschel detectó que
esta luz invisible se comportaba igual que la visible, es decir, se reflejaba,
transmitía o absorbía exactamente igual que la visible. Años más tarde, cuando
se pudo medir la frecuencia de la luz, se estableció que su frecuencia era
menor que la de la luz roja y se le llamó "infrarrojo"
CONCEPTOS
RELATIVOS A LA LUZ. COLOR.
La dualidad onda partícula de la luz es una de las
características de la luz menos comprendidas. De una parte su naturaleza
ondulatoria no ofrece ninguna duda por los fenómenos de interferencia y, por
otra parte, el comportamiento de la luz como partícula deducido del efecto
fotoeléctrico es curioso, porque yo no veo nada raro ni ninguna partícula en
una vibración que haga una bola saltar una pequeña barrera en una superficie a
partir de cierta energía. .
La incógnita sigue siendo la eterna pregunta de qué
es la luz o si la luz tiene masa o no. Según la física relativista y la
Mecánica Cuántica un fotón de la luz es una partícula sin masa. Claro que otro
problema de laFísica Moderna es que tampoco se sabe muy bien qué es la masa, y
así sucesivamente. El concepto de luz como una partícula abstracta parece más
del ámbito de la filosofía que de la ciencia.
La definición de luz más adecuada de la Física
Moderna sería un campo de fuerzas matemático o abstracto que se reproduce a sí
mismo en un espacio vacío. Después hay todo tipo de singularidades, de
incertidumbres y de versiones. Desde viajes en el tiempo hasta efectos de otras
dimensiones.
La falta de un concepto claro de la luz y la masa
se agrava con la famosa ecuación de Einstein de transformación de masa en
energía y viceversa E = m c². El cerebro acaba por creérselo literalmente y
parece que son dos cosas totalmente intercambiables y que la naturaleza de la
luz y de la masa debe ser la misma.
CUALIDADES DE LA LUZ.
La utilización de la luz en las imágenes puede
llegar a modificar los atributos o cualidades de las cosas que se quiere
representar o fotografiar, en función de lo que queramos expresar, por lo que
es muy importante conocer las cualidades de la luz para aprovechar mejor las
luces naturales, pero también poder conseguir cualquier tipo de iluminación
según los valores que queramos plasmar en cada momento en nuestra fotografía,
ya sea modificando la que ya hay o poniéndola tú toda.
Las cualidades de la luz son la intensidad, la
dirección, la calidad y el color.
- Intensidad: alta, baja.
- Dirección: frontal, lateral, trasera, cenital,
nadir.
- Calidad: dura, suave.
- Color: cálida, fría.
Intensidad de la luz:
es la cantidad de luz que incide sobre un objeto, y es cuando se dice si está
más o menos iluminado o más o menos oscuro, se puede medir con un fotómetro, y
es lo que nos condicionará las combinaciones de Diafragma-Velocidad-ISO, que
podremos usar para la exposición deseada, con el flash podemos modificar la
intensidad de la luz para poder poner las combinaciones deseadas según el
efecto que busquemos, fondo más claro o más oscuro, más o menos profundidad de
campo, más o menos movimiento…, para el efecto de movimiento también podemos
bajar la intensidad de luz que incide en la cámara con filtros como los de
densidad neutra, o en casos de mucho contraste entre una parte de la excena y
la otra, se pueden usar filtros degradados y cambiar la intensidad de la luz
solo en una zona del encuadre en partícular, normalmente el cielo.
Dirección
de la luz: debe de entenderse desde la posición de la cámara,
no desde la posición del sujeto, es decir que cada una de estas direcciones se
refiere a como incide la luz en el sujeto pero hay que entenderlo visto desde
la posición de nuestra cámara.
Calidad
de la luz: Según la calidad de la luz, podemos encontrar o
crear luz dura, luz suave y todos sus matices intermedios.
La calidad afecta en cómo se van a distribuir las
luces y las sombras, en la transición o gradación entre ambas, que la luz sea
dura o suave depende del tamaño de la fuente de luz con respecto al sujeto
iluminado, una misma fuente de luz producirá en un objeto luz dura cuando el
sujeto sea más grande que la fuente de luz, y luz suave cuando el sujeto sea
más pequeño que esta, y al afectar el tamaño hay que tener en cuenta también la
distancia a la que esta la fuente de luz del sujeto, el sol por ejemplo es una
fuente de luz enorme, pero al estar tan lejos es un simple punto, por eso
produce sombras duras, una ventana grande o la refracción en una superficie
grande hace luz suave en una cara por ejemplo, que es más pequeña que la fuente
de luz.
Color de
la luz: También puede hablarse del color de una luz,
hablamos así de luz cálida, cuando esta es amarillenta, anaranjada, rojiza; y
también de luz fría, cuando es verdosa, azulada…
SISTEMA VISUAL HUMANO
El sistema
visual humano (SVH) es el encargado de convertir las ondas electromagnéticas
que pertenecen al espectro visible y que llegan hasta los ojos, en señales
nerviosas que son interpretadas por el cerebro.
Ø El ojo
humano
El ojo humano
es una estructura prácticamente esférica en la que entra la luz sólo por un
pequeño agujero (como ocurre en una cámara fotográfica). La cubierta externa
del ojo es opaca y el interior del ojo es translúcido.En la retina las imágenes
se proyectan de forma invertida (como ocurren en una cámara oscura).
Ø La
esclerótica
Es la membrana
más externa del ojo y es opaca, excepto en su parte anterior donde es
transparente y se llama córnea.
Su función
principal es la de evitar que la luz entre en el ojo, excepto a través de la
córnea.
Ø Las
coroides y el iris
Se trata de una
membrana muy pigmentada y vascularizada que recubre prácticamente todo el ojo.
Evita que entre luz a través de ella y su gran irrigación sanguínea proporciona
calor y alimento al resto del ojo.
En su parte
anterior tiene una expansión muscular redonda llamada iris y en el centro hay
una abertura redonda llamada pupila. La función del iris es controlar (mediante
un acto reflejo) el diámetro de la pupila, determinando así la cantidad de luz
que entra en el ojo.
Ø El
cristalino y el músculo ciliar
Es una
estructura transparente en forma de lente, formado por estratos concéntricos de
células fibrosas que están unidas al músculo ciliar.
De la tensión
de este músculo depende la distancia focal del ojo. Cuando el ojo está
relajado, el cristalino se redondea y el ojo enfoca al infinito. Además, el
cristalino se encuentra ligeramente coloreado por una pigmentación amarilla que
absorbe la luz infrarroja y ultravioleta, que podría dañar la retina .
Ø La cornea
y el cristalino
Estas dos
estructuras transparentes funcionan como las lentes del telescopio de Galieo.
Gracias al fenómeno de la difracción de la luz, la cornea concentra la luz
externa para que pase a través de la pupila. El cristalino hace la función
inversa, consiguiendo que la luz se concentre en la fóvea.
Ø El humor
acuoso
El ojo posee
una cámara anterior rellena de un líquido transparente llamado humor acuoso,
que es una dispersión de albúmina en agua salada. En esta cámara, detrás del
iris, va alojado el cristalino.
Ø El humor
vítreo
El ojo posee
una cámara posterior que está ocupada por el humor vítreo, una especie de gel
proteínico muy frágil. Dicha cámara está rodeada por la membrana hialoide (que
no se ve en la figura).
Ø La retina
Es una membrana
sensible a la luz y cubre la práctica totalidad de la coroides. La retina es
realmente el entramado nervioso formado por la células terminales de las fibras
del nervio óptico.
En su parte
posterior presenta una pequeña depresión llamada fóvea que es muy importante en
la visión de los detalles.
En la retina se
distribuyen dos tipos de receptores de luz llamados conos y bastones.
Los conos son
sensibles al color y se localizan principalmente en la parte posterior del ojo
(en la fóvea). Para que funcionen el nivel de iluminación debe ser suficiente.
Ø Los
bastones
Mucho más
numerosos, no son sensibles al color y se encuentran distribuidos por toda la
retina.
Los conos nos
proporcionan la fisión fotópica (o de luz brillante) que es la que utilizamos
en las situaciones con suficiente intensidad lumínica. Además, cada cono se
conecta a una terminación nerviosa por lo que el nivel de resolución visual de
la fóvea (donde se localiza la parte de la escena visual más importante) es
alto.
Los bastones,
aunque más numerosos, se conectan en grupos a las terminaciones nerviosas. Esto
reduce la cantidad de detalle discernible con ellos aunque dado su gran número
y su distribución retiniana nos dan una visión general de la escena. En
situaciones de baja intensidad luminosa sólo los bastones son activos (visión
tenue o escotópica) y no es posible distinguir colores.
ELEMENTOS
BÁSICOS DE LA FÍSICA NUCLEAR.
Es una pequeña
región central del átomo donde se encuentran distribuidos los neutrones y
protones, partículas fundamentales del núcleo, que reciben el nombre de
nucleones.
La estabilidad
del núcleo no puede explicarse por su acción eléctrica. Es más, la repulsión
existente entre los protones produciría su desintegración. El hecho de que en
el núcleo existan protones y neutrones es un indicador de que debe existir otra
interacción más fuerte que la electromagnética que no está directamente
relacionada con cargas eléctricas y que es mucho más intensa. Esta interacción
se llama nuclear y es la que predomina en el núcleo.
Energía
de enlace nuclear.
Para explicar
la naturaleza de las fuerzas nucleares que mantienen unidas a las partículas
dentro de los núcleos, es necesario analizar sus propiedades. En general, un
núcleo tiene una masa y está cargado eléctricamente. Además, tiene un tamaño
que se puede medir por su radio. Los nucleones se mueven bajo la acción de sus
interacciones mutuas y la intensidad de sus interacciones se puede medir por su
energía de enlace o energía de ligadura nuclear.
ΔE = Δm · c2
Donde le
llamado “defecto de masa” (Δm ) es igual a la masa de los nucleones menos la
masa del núcleo.
La energía de
enlace nuclear, se define como la energía necesaria para separar los nucleones
de un núcleo, o bien como la energía que se libera cuando se unen los nucleones
para formar el núcleo. El origen de la
energía de ligadura o de enlace nuclear reside en la desaparición de una parte
de la masa de los nucleones que se combinan para formar el núcleo. Esta
diferencia de masa recibe el nombre de defecto másico, y se transforma en
energía cuyo cálculo se puede realizar por la ecuación de Einstein, E=m.c2
Si a la suma de
las masas de los nucleones y electrones de un átomo le restamos la masa medida
experimentalmente a través del espectrógrafo de masas, obtenemos el defecto
másico, y podemos calcular la energía total de enlace. La energía de enlace o
de ligadura será equivalente a la energía liberada en la formación de un
núcleo.
La u.m.a. se
define como la doceava parte de la masa del átomo 6C12y 1 u.m.a.=1'66.10-27Kg,
por lo que sustituyendo en la ecuación de Einstein, E=m.c2, E = 931.5 MeV, es
decir, 1 u.m.a. libera 931'5 MeV. Por tanto, la energía liberada (B) en la
formación de un núcleo será:
CONSTITUCIÓN DEL ÁTOMO YMODELOS ATÓMICOS.
El átomo es la
parte más pequeña en la que se puede obtener materia de forma estable, ya que
las partículas subatómicas que lo componen no pueden existir aisladamente salvo
en condiciones muy especiales. El átomo está formado por un núcleo, compuesto a
su vez por protones y neutrones, y por una corteza que lo rodea en la cual se
encuentran los electrones, en igual número que los protones.
Protón,
descubierto por Ernest Rutherford a principios del siglo XX, el protón es una
partícula elemental que constituye parte del núcleo de cualquier átomo. El
número de protones en el núcleo atómico, denominado número atómico, es el que
determina las propiedades químicas del átomo en cuestión. Los protones poseen
carga eléctrica positiva y una masa 1.836 veces mayor de la de los electrones.
Neutrón,
partícula elemental que constituye parte del núcleo de los átomos. Fueron
descubiertos en 1930 por dos físicos alemanes, Walter Bothe y Herbert Becker.
La masa del neutrón es ligeramente superior a la del protón, pero el número de
neutrones en el núcleo no determina las propiedades químicas del átomo, aunque
sí su estabilidad frente a posibles procesos nucleares (fisión, fusión o
emisión de radiactividad). Los neutrones carecen de carga eléctrica, y son
inestables cuando se hallan fuera del núcleo, desintegrándose para dar un
protón, un electrón y un antineutrino.
Electrón,
partícula elemental que constituye parte de cualquier átomo, descubierta en
1897 por J. J. Thomson. Los electrones de un átomo giran en torno a su núcleo,
formando la denominada corteza electrónica. La masa del electrón es 1836 veces
menor que la del protón y tiene carga opuesta, es decir, negativa. En
condiciones normales un átomo tiene el mismo número de protones que electrones,
lo que convierte a los átomos en entidades eléctricamente neutras. Si un átomo
capta o pierde electrones, se convierte en un ion.
Cada sustancia
del universo, las piedras, el mar, nosotros mismos, los planetas y hasta las
estrellas más lejanas, están enteramente formada por pequeñas partículas
llamadas átomos. Son tan pequeñas que no son posible fotografiarlas. Para hacernos
una idea de su tamaño, un punto de esta línea puede contener dos mil millones
de átomos.
Estas pequeñas
partículas son estudiadas por la química, ciencia que surgió en la edad media y
que estudia la materia. Pero si nos adentramos en la materia nos damos cuenta
de que está formada por átomos. Para comprender estos átomos a lo largo de la
historia diferentes científicos han enunciado una serie de teorías que nos
ayudan a comprender la complejidad de estas partículas. Estas teorías
significan el asentamiento de la química moderna.
Como ya hemos
dicho antes la química surgió en la edad media, lo que quiere decir que ya se
conocía el átomo pero no del todo, así durante el renacimiento esta ciencia
evoluciona.
Posteriormente
a fines del siglo XVIII se descubren un gran número de elementos, pero este no
es el avance más notable ya que este reside cuando Lavoisier da una
interpretación correcta al fenómeno de la combustión.
Ya en el siglo
XIX se establecen diferentes leyes de la combinación y con la clasificación
periódica de los elementos (1871) se potencia el estudio de la constitución de
los átomos.
Actualmente su
objetivo es cooperar a la interpretación de la composición, propiedades,
estructura y transformaciones del universo, pero para hacer todo esto hemos de
empezar de lo más simple y eso son los átomos, que hoy conocemos gracias a esas
teorías enunciadas a lo largo de la historia.
Modelos atómicos.
Modelo
atómico de John Dalton, publicada entre los años 1.808 y 1.810
John Dalton (1766-1844). Químico y físico
británico. Creó una importante teoría atómica de la materia. En 1803 formuló la
ley que lleva su nombre y que resume las leyes cuantitativas de la química (ley
de la conservación de la masa, realizada por Lavoisier; ley de las proporciones
definidas, realizada por Louis Proust; ley de las proporciones múltiples,
realizada por él mismo). Su teoría se puede resumir en:
Dalton, además de esta teoría creó la ley de las
proporciones múltiples. Cuando los elementos se combinan en más de una
proporción, y aunque los resultados de estas combinaciones son compuestos
diferentes, existe una relación entre esas proporciones.
Cuando dos elementos se combinan para formar más de
un compuesto, las cantidades de uno de ellos que se combina con una cantidad
fija del otro están relacionadas entre sí por números enteros sencillos.
Joseph Thomson (1.856-1.940) partiendo de las
informaciones que se tenían hasta ese momento presentó algunas hipótesis en
1898 y 1.904, intentando justificar dos hechos:
La
materia es eléctricamente neutra, lo que hace pensar que, además de electrones,
debe de haber partículas con cargas positivas.
Los
electrones pueden extraerse de los átomos, pero no así las cargas positivas.
Propuso entonces un modelo para el átomo en el que
la mayoría de la masa aparecía asociada con la carga positiva (dada la poca
masa del electrón en comparación con la de los átomos) y suponiendo que había
un cierto número de electrones distribuidos uniformemente dentro de esa masa de
carga positiva (como una especie de pastel o calabaza en la que los electrones
estuviesen incrustados como si fueran trocitos de fruta o pepitas).
Fue un primer modelo realmente atómico, referido a
la constitución de los átomos, pero muy limitado y pronto fue sustituido por
otros.
Modelo
atómico de Rutherford, publicada en el 1.911
Ernst Rutherford (1.871-1.937) identifico en 1.898
dos tipos de las radiaciones emitidas por el urania a las que llamo a las que
llamó alfa (a) y beta (b) . Poco después Paul
Villard identifico un tercer tipo de radiaciones a las que
llamo gamma (n).
RADIACIÓNY RADIOBIOLOGÍA.
En física
entendemos la radiación simplemente como la propagación de energía a través de
un medio material o del vacío. Esta energía puede viajar transmitida en forma
de ondas o viajar como partículas. Es decir, se considera radiación tanto un
rayo de luz procedente del Sol como un haz de protones recorriendo el LHC.
Como ya hemos
dicho existen dos tipos de radiaciones: las que se propagan como onda y las que
lo hacen como partículas.
Existen ondas
que necesitan un medio material para viajar, como las ondas sonoras; y las que
se pueden propagar por el vacío, como las ondas electromagnéticas. Por tanto,
cualquier tipo de luz se trata de una radiación por ser una onda
electromagnética.
Las partículas
pueden viajar tanto en medios materiales como en el vacío, y normalmente no
reciben ningún nombre en especial salvo dos tipos de radiaciones de partículas:
la radiación alfa y la radiación beta. La alfa son núcleos de helio, es decir
dos protones y dos neutrones, mientras que la beta son electrones o positrones
(antipartícula del electrón)
La
radiobiología es la ciencia que estudia los fenómenos que se producen en los
seres vivos, tras la absorción de energía procedente de las radiaciones
ionizantes.
La
radiobiología es estudiada por físicos, químicos, biólogos y médicos, porque su
campo de conocimientos abarca estas ciencias.
Las dos grandes
razones que han impulsado la investigación de los efectos biológicos de las
radiaciones ionizantes son:
Radioprotección: Poder utilizar esas radiaciones de forma segura en todas las
aplicaciones médicas o industriales que las requieran.
Radioterapia: Utilizarlas de forma efectiva en el tratamiento del cáncer, lesionando
lo menos posible el tejido humano normal.
ORÍGENES
DE LAS RADIACIONES IONIZANTES.
El origen de
las radiaciones ionizantes puede localizarse en:
o La Radiactividad natural. Resulta de la
inestabilidad intrínseca de una serie de átomos presentes en la Naturaleza
(uranio, torio, etc), así como la procedente de rayos cósmicos --ésta última
exposición es mayor en los asiduos al avión--.
o La Radiactividad incorporada en alimentos, bebidas,
etc. Los crustáceos y moluscos marinos (mejillones, chirlas, almejas) la
concentran especialmente.
o Procedimientos médicos (radiografías, etc). Son la
fuente principal de radiación artificial en la población general.
o "Basura nuclear". Los materiales de
desecho radiactivos de la industria nuclear, los hospitales y los centros de
investigación.
o el Radón. Gas procedente del uranio, que se
encuentra de forma natural en la tierra. Procede de materiales de construcción,
abonos fosfatados, componentes de radioemisores, detectores de humos, gas
natural en los hogares, etc. El grado de exposición al radón aumenta
notablemente en sitios cerrados y domicilios con buen aislamiento térmico.
o Exposición profesional. En España se incluyen en
esta categoría unas 60.000 personas. El 95% recibe dosis diez veces por debajo
del límite permitido.
o Explosiones nucleares. Accidentales, bélicas o
experimentales.
RADIACIONES:
NATURALEZA Y PROPIEDADES.
Las radiaciones
electromagnéticas se caracterizan por la existencia en cada punto del espacio
en que se transmiten de un campo eléctrico y un campo magnético relacionados
entre sí. Las ondas electromagnéticas presentan una variación periódica que se
propaga en el vacío a una velocidad de 300.000 km/seg.
La radiación
electromagnética es portadora de una cantidad de energía y presenta
características específicas según la banda de frecuencias (o longitud de onda)
en que se halle inscrita. La radiación electromagnética puede propagarse sin un
soporte material, es decir, viajar por el vacío.
Su
naturaleza puede ser de dos tipos:
1. Radioactividad natural: Es la que manifiestan los
isótopos que se encuentran en la naturaleza.
2. Radiactividad artificial o inducida: Es la
que ha sido provocada por transformaciones nucleares artificiales.
RADIOACTIVIDAD.
La
radiactividad o radioactividad, se refiere a las partículas emitidas por los
núcleos atómicos, como resultado de una inestabilidad nuclear. Debido a que el
núcleo experimenta un intenso conflicto entre las dos fuerzas más poderosas de
la naturaleza, no es de extrañar que haya muchos isótopos nucleares que son
inestables y emiten algún tipo de radiación. Los tipos más comunes de radiación
se llaman radiación alfa, beta, y gamma, pero hay otras variedades de
desintegración radioactiva.
Las tasas de
desintegración o decaimiento radiactivo se expresan normalmente en términos de
sus vidas medias, y la semi vida de una especie nuclear dada, está relacionada
con su riesgo de radiación. Los diferentes tipos de radiactividad, conduce a
diferentes trayectorias de desintegración, que transmutan los núcleos en otros
elementos químicos. El examen de las cantidades de los productos de la
desintegración, hacen posible la datación radiactiva.
La radiación de
origen nuclear se distribuye por igual en todas las direcciones, obedeciendo la
ley del inverso del cuadrado.
Los rayos X son
una forma de radiación electromagnética al igual que la luz visible, pero con
algunas características diferentes. La diferencia importante es que los rayos X
pueden penetrar o pasar a través del cuerpo humano y producir imágenes
proyectando la sombra de ciertas estructuras, tales como huesos, algunos
órganos y signos de enfermedad o lesión.
La radiografía
estática es como una ‘fotografía hecha con rayos X’. Un fluoroscopio es un
aparato de rayos X utilizado por el médico para ver movimientos en el interior
del cuerpo y para observar ciertas exploraciones diagnósticas o intervenciones
que se están realizando en el interior del cuerpo. En la tomografía computada
(CT) se utilizan también rayos X para producir imágenes.
Otra
característica de los rayos X que los diferencia de la luz es que transportan
una cantidad mayor de energía y depositan una parte de la misma en el interior
del cuerpo al atravesarlo. .
La energía de
los rayos X que queda absorbida en el tejido tiene la capacidad de producir
algunos efectos biológicos en el mismo. A la cantidad de energía de rayos X
absorbida en los tejidos se la conoce como dosis de radiación. En radioterapia
(o tratamiento oncológico con radiación) se utilizan dosis de radiación muy
elevadas con el fin de detener la multiplicación de las células cancerosas.
Las dosis de
radiación que se reciben en diagnóstico por imagen son muy bajas y no producen,
en general, efectos adversos. Sin embargo conviene reducirlas al mínimo
imprescindible para lograr la calidad de imagen que se necesite para
diagnosticar.
ESTRUCTURA Y GENERACIÓN
DEL TUBO DE COOLIDGE.
En 1913,
William Coolidge realizó varias mejoras al tubo de Crookes. El tubo de
Coolidge, también conocido como «tubo de cátodo caliente», ha estado en uso
desde entonces con algunas modificaciones sobre el diseño básico. Funciona en
un alto vacío, de unos 10−4 Pa, o 10−6 Torr y los electrones son generados por
emisión termoiónica en un filamento de wolframio —el cátodo— calentado por una
corriente eléctrica. El haz de electrones emitido por el cátodo es acelerado
aplicando una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo; al colisionar
con el ánodo, los electrones producen rayos X por los mismos procesos que en el
tubo de Crookes.
El tubo de
rayos X consta de un cátodo, cuya función es emitir electrones hacia el ánodo.
En los tubos modernos, el cátodo es un filamento, habitualmente de wolframio,
calentado por medio de una corriente eléctrica de unos pocosamperios. Una
porción de los electrones que circulan por le filamento se desprenden debido al
efecto termoiónico. El haz de electrones emitido por el cátodo se acelera
mediante una fuente de alto voltaje alterna —por ejemple, entre los 30 y 150
kV— Para mejorar el rendimiento de los tubos de rayos X y evitar que la
corriente fluya hacia el cátodo y destruya el filamento durante el ciclo de
voltaje inverso se usan rectificadores.
Leyde adsorción de los rayos x
La absorción de
rayos X posee un comportamiento complejo debido a que la radiación X emitida
(espectro) es policromática. La absorción de la radiación X monocromática sigue
la ley de Lambert.
El coeficiente
de absorción es una constante que depende del material absorbente y de la
longitud de onda de la radiación. Cada tejido presenta un coeficiente de
absorción determinado; por ejemplo: µ hueso > µ dermis. La radio sensibilidad varía según las condiciones
del medio (temperatura, hidratación, oxigenación, etc.) y depende
principalmente del estado funcional y de la actividad mitótica del tejido. La
radiación actúa con mayor intensidad sobre las células, cuanto mayor sea su
actividad reproductiva y cuanto menor sea su morfología y funciones específicas
(indiferenciación celular).
RADIOPACIDAD
Y RADIOLUCIDES.
La
radiopacidad es la capacidad que posee un determinado material de no permitir
penetrar los rayos x es decir de desviarlos al contacto con ellos, los metales
nobles poseen una gran densidad la cual le permite evitar la penetración de los
rayos X siendo claramente visibles en una radiografía esto se debe a que
presentan una mayor cantidad de masa por cm3 que atravesar. En la primera
radiografía tomada por Wilhen Röntgen se puede apreciar cómo se traspasan los
tejidos blandos como hueso y carne pero el anillo de bodas (oro) no es
atravesado por ellos.
Parte de la
radiografía procesada que está oscura o negra. Una estructura radiolúcida representa el negro en
los Rayos X.
