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3. Dinámica del ojo

3.1 Consideraciones geométricas previas

Considerado pues el ojo como una esfera libre en el espacio tridimensional, veamos cuáles son los mecanismos que permiten moverla libremente. En general, si queremos mover una esfera cualquiera en las tres direcciones del espacio XYZ, es necesario desarrollar al menos 6 fuerzas que generen tres pares de éstas. Con este preámbulo, y teniendo en cuenta la posición de la córnea y la dirección de entrada de la luz (dirección sagital X), tenemos lo siguiente (fig. 3.1):

Fig. 3.1 Pares de fuerzas para girar libremente una esfera en el espacio tridimensional.

– Para permitir una rotación alrededor del eje Y (abducción y adducción), y que no estorbe el paso de la luz, hacen falta un par de fuerzas sobre el eje Z.

– Para permitir una rotación alrededor del eje Z (elevación y descenso), y que no estorbe el paso de la luz, hacen falta un par de fuerzas sobre el eje Y.

– Para permitir una rotación alrededor del eje X (extorsión e intorsión), hacen falta un par de fuerzas alrededor de la sección circular de la esfera en el plano de Listing que no interfieran en las posiciones de los dos anteriores pares de fuerzas.

En el sistema anatómico del ojo, la naturaleza ha desarrollado exactamente seis músculos que permiten los tres pares de fuerzas comentados. Teniendo en cuenta varias secciones anatómicas del globo ocular (fig. 3.2), vemos que los músculos recto externo (RE) e interno (R Int.) son los que permiten los giros alrededor del eje Y (abducción y adducción); los músculos recto superior (RS) e inferior (R Inf.) son los responsables de poder girar alrededor del eje Z (elevación y descenso); y los músculos oblicuos superior (OS) e inferior (OI), con sus particularísimos sistemas de inserción ocular, se centran en los giros alrededor del eje X (extorsión e intorsión).

Fig. 3.2 Secciones anatómicas de la órbita ocular derecha para mostrar los músculos extraoculares. Izquierda: vista frontal; centro: vista superior; derecha: vista lateral.

No obstante, como veremos a continuación, las acciones de estos músculos no son tan sencillas como así parecen a partir de este razonamiento puramente geométrico.

3.2 Teoría clásica vs. moderna de las acciones músculo-oculares

El modelo clásico de rotaciones oculares se debe a Duane (1896, 1919, 1934), aunque ha sido extendido por los resultados de Boeder y Jampel (Tunnacliffe, 1997). En principio, el modelo clásico explica correctamente las acciones músculo-oculares a partir de la posición primaria de mirada (ejes visuales paralelos), pero falla cuando el movimiento ocular no empieza desde la posición primaria, que es justamente lo que complementan los resultados de la teoría moderna.

Para entender con profundidad las acciones músculo-oculares es necesario, en primer lugar, definir una serie de conceptos sencillos ligados a un esquema geométrico (fig. 3.3) donde se ilustra un músculo extraocular como una cuerda unida al globo ocular:

Fig. 3.3 Inserciones de los músculos extraoculares en el globo ocular.

Inserción ocular o anatómica (A): es el punto de inserción fija de los músculos en el globo ocular.

Inserción orbitaria (O): es el punto de la órbita del ojo donde se inserta el músculo.

Inserción fisiológica (P): punto tangente donde se aplica la fuerza del músculo al globo ocular.

Arco de contacto (AP): es la zona de contacto entre el músculo y el globo ocular.

Línea de acción (PO): línea de contracción del músculo ocular.

Plano de acción: es el plano que contiene la línea de acción y el centro de rotación del ojo. En la fig. 3.3, el plano de acción se correspondería con el plano de la página.

Por tanto, cuando se produce la acción del músculo, éste se contrae a lo largo de su línea de acción, de forma que el arco de contacto disminuye. Esto implica que la inserción fisiológica es variable, ya que lo único fijo es la inserción ocular o anatómica.

Ajustándonos de momento a la teoría clásica, el resultado de la acción muscular sobre el globo ocular depende de los factores siguientes:

– Su línea y plano de acción.

– La posición del eje visual respecto del plano de acción: cuando el plano de acción contiene el eje visual, el movimiento es único o simple, mientras que en aquellos músculos donde el plano de acción no contenga al eje visual tendremos movimientos complejos.

– La situación de la inserción ocular en relación con el centro de rotación, si está delante o detrás de él.

3.2.1 Acción de los rectos externo e interno

En ambos casos, el plano de acción contiene el eje visual, por lo que su acción es simple. El recto externo tiene una acción abductora, mientras que el recto interno es adductor (fig. 3.4).

Fig. 3.4 Acciones del recto externo (en gris) e interno (en negro) en el ojo derecho.

3.2.2 Acción de los rectos superior e inferior

El plano de acción del recto superior no contiene el eje visual, por lo que los movimientos que ocasiona son más complejos. Su línea de acción forma un ángulo de 23° con el eje visual, como se puede ver en la fig. 3.5, de forma que se originan componentes tanto en la dirección del eje visual, produciendo una elevación, como en la perpendicular, produciendo una adducción. Debido a que su inserción está en el cuadrante temporal superior, también se produce una ciclotorsión hacia el lado nasal, es decir, una intorsión.

Fig. 3.5 Acción del recto superior en el ojo derecho.

Al igual que en caso anterior, el plano de acción del recto inferior no contiene el eje visual. Su línea de acción forma también un ángulo de 23° con el eje visual (fig. 3.6). La acción de este músculo también es triple: adductora, depresora (provoca una infraducción) y extorsionadora.

Fig. 3.6 Acción del recto inferior en el ojo derecho.

3.2.3 Acción de los oblicuos superior e inferior

La inserción orbitaria está en la tróclea, de forma que su plano de acción está inclinado respecto al eje visual aproximadamente 51° (fig. 3.7). Su inserción anatómica se encuentra en el cuadrante temporal posterior, por lo que al contraerse da lugar a tres movimientos: infraducción, abducción e intorsión.

Fig. 3.7 Acción del oblicuo superior en el ojo derecho.

En el caso del oblicuo inferior, sus inserciones son similares a las del oblicuo superior, pero por la parte inferior del globo ocular (fig. 3.8). Sus principales acciones son elevadora, extorsionadora y abductora.

Fig. 3.8 Acción del oblicuo inferior en el ojo derecho.

3.2.4 Acciones desde una posición no primaria de mirada

En la teoría clásica de Duane sobre rotaciones oculares, los movimientos se basan en un centro de rotación estacionario e inserciones fisiológicas que se mue-ven junto con el globo ocular. Por ejemplo, en el caso del recto superior, éste tiene una inserción fisiológica que se mueve nasal o temporalmente a medida que el ojo adduce o abduce, respectivamente. Boeder demostró en 1961 que, como la inserción ocular de los músculos extraoculares es ancha y en forma de abanico, la inserción fisiológica no rota fuera del plano de acción. En la teoría clásica de Duane, el recto superior se considera el principal elevador cuando el ojo abduce, relegando este papel al oblicuo inferior cuando el ojo adduce. Sin embargo, el análisis de Boeder, corroborado clínicamente por Jampel (1963), demuestra que el oblicuo superior es el principal elevador tanto en la adducción como en la abducción. Como se muestra en la fig. 3.9, si la posición inicial, no primaria, de mirada es una posición lateral provocada inicialmente por una abducción de 30°, en una elevación directa de 30° contribuyen, de mayor a menor peso, el recto superior, el oblicuo inferior y, sorprendentemente, el recto interno. Si la posición lateral inicial procede de una adducción de 30°, ante la elevación directa de 30°, sigue manteniendo el mayor peso el recto superior, pero le sigue, el recto externo, y después el oblicuo inferior.

Fig. 3.9 Porcentajes de contribución según la teoría moderna de Boeder del recto superior, el oblicuo inferior y los rectos horizontales ante una elevación de 30° que comienza desde un estado de abducción o adducción indicado en el eje de abscisas. Tomando el valor 0° en el eje de abcisas tenemos la predicción del modelo clásico de Duane.

Estos resultados sorprendentes sobre las contribuciones de los rectos laterales u horizontales se deben a que en, la elevación, las inserciones de estos músculos quedan por encima del centro de rotación, por lo que contribuyen también. De forma análoga, aunque con ligeros cambios, puede decirse lo mismo en un descenso que parte de una posición lateral de mirada (fig. 3.10) para el recto inferior, el oblicuo superior y los rectos horizontales.

Fig. 3.10 Porcentajes de contribución según la teoría moderna de Boeder del recto inferior, el oblicuo superior y los rectos horizontales ante un descenso de 30° que comienza desde un estado de abducción o adducción indicado en el eje de abscisas. Tomando el valor 0° en el eje de abcisas tenemos la predicción del modelo clásico de Duane.

3.3 Músculos sinergistas y antagonistas: ley de Sherrington

Con todo esto, partiendo únicamente de la posición primaria de mirada, la fig. 3.1 resume las acciones principales y secundarias de los músculos extraoculares. Según esta figura, debido a las diferentes acciones de cada uno de los músculos, para un determinado movimiento son varios los músculos que actúan cooperativamente. Estos músculos se denominan sinergistas homolaterales (del mismo ojo). Así, cuando se produce una abducción en el ojo derecho, es fundamentalmente el recto externo el que actúa, aunque también hay contribuciones de los oblicuos superior e inferior. De esta manera, diremos que el recto externo, el oblicuo superior y el oblicuo inferior son sinergistas para la abducción. Para la adducción, sin embargo, los sinergistas son el recto interno, el recto superior y el recto inferior. En general, para las seis ducciones fundamentales encontramos las siguientes sinergias homolaterales:

– Abducción: recto externo, oblicuo superior y oblicuo inferior.

– Adducción: recto interno, recto superior y recto inferior.

– Supraducción (elevación): recto superior y oblicuo inferior.

– Infraducción (descenso): recto inferior y oblicuo superior.

– Intorsión: recto superior y oblicuo superior.

– Extorsión: recto inferior y oblicuo inferior.

Evidentemente, al igual que varios músculos cooperan para una acción, para determinadas acciones, cuando un músculo se contrae es necesario que otro se relaje para evitar que se produzcan acciones contrarias que anulen el movimiento. Así, cuando el recto externo se contrae en una abducción, es necesario que el recto interno se relaje. Llamaremos antagonistas homolaterales a los músculos que se deben relajar para que se produzca una determinada acción de otro músculo. Por ejemplo, los antagonistas homolaterales del recto superior en la supraducción son el recto inferior y el oblicuo superior cuya acción es precisamente la contraria. Aunque las acciones son más complejas, se suele hablar de tres pares de antogonistas homolaterales: el recto interno y el recto externo, el recto superior y recto inferior, y el oblicuo superior y el oblicuo inferior.

En principio, este análisis está plenamente justificado por los principios fisiológicos que rigen los movimientos musculares de todo el cuerpo humano, y que quedan escuetamente resumidos en la ley de Sherrington: «cuando el sinergista se contrae, el antagonista se relaja». Esta ley, propia de todos los músculos del cuerpo, se aplica con plena validez sobre los músculos extraoculares. Sin entrar en detalle en los aspectos neurológicos (Hugonnier, 1977; Carpenter, 1991; Tunnacliffe, 1997) de los movimientos oculares, esta ley simplemente enuncia que algunos músculos reciben una orden excitatoria y otros inhibitoria. Aun así, se puede aportar otro punto de vista desde un enfoque estrictamente mecánico (fig. 3.11). Si consideramos los rectos horizontales, en una abducción el recto externo se contrae, lo cual significa que «tira» del globo ocular, y el recto interno se relaja. Sin embargo, no existe ninguna incongruencia si analizamos el proceso al revés, es decir, que cuando se ejecuta una abducción, el recto interno se relaja proporcionando un impulso que debe frenar el recto externo contrayéndose adecuadamente.

Fig. 3.11 Interpretación de la ley de Sherrington en los rectos horizontales en el ojo derecho. Izquierda: abducción; derecha: adducción.

3.4 Sistemas de representación de las acciones músculo-oculares

Existen muchos esquemas –de Van der Hoeve, Tschermark, Franceschetti, Pascal, etc.– que buscan ayudar a memorizar los diferentes movimientos oculares y las acciones principales y secundarias de la fig.3.1. Por ejemplo, el esquema de Baillart-Márquez (fig. 3.12) representa las acciones de cada músculo con una serie de flechas, cuya longitud está relacionada con la contribución relativa en el movimiento producido.

Fig. 3.12 Diagrama de Baillart–Márquez.