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Descubren cómo células de la retina estabilizan la visión con el movimiento

Ojo, retina
PIXABAY
Publicado 06/07/2017 7:32:43CET

   MADRID, 6 Jul. (EUROPA PRESS) -

   Igual que una larga carretera plana parece ensancharse a tu alrededor desde un solo punto en el horizonte, mientras que en el retrovisor todo se estrecha de nuevo a un solo punto detrás de ti o de la misma forma en que cuando una nave espacial en una película acelera a su velocidad de "hiperespacio", las estrellas que se convierten en rayas que se separan radialmente hacia fuera de la pantalla. Así es como un nuevo estudio dice que las células especializadas en la retina sienten el movimiento de su propietario a través del mundo, mediante la detección de ese mismo flujo radiante.

   El hallazgo, que se detalla en un artículo sobre la investigación publicado en 'Nature', es parte de un descubrimiento más amplio, hecho en las retinas de ratones, que puede ayudar a explicar cómo los mamíferos mantienen su visión estable y sostienen su equilibrio a medida que se mueven, destaca el autor principal David Berson, profesor de Neurociencia en la Universidad de Brown, en Providence, Rhode Island, Estados Unidos.

   El cerebro necesita una manera de sentir cómo se está moviendo en el espacio. Dos sistemas clave a disposición del cerebro son el sistema vestibular sensor de movimiento en los oídos y la visión, específicamente, cómo se mueve la imagen del mundo a través de la retina. El cerebro integra la información de estos dos sistemas, o usa uno si el otro no está disponible (por ejemplo, en la oscuridad o cuando se ve, pero no se siente movimiento, como en un avión a velocidad de crucero constante).

   "Las cámaras buenas tienen aparatos que estabilizan las imágenes --destaca Berson--. Eso es justamente lo que hacen los sistemas de movimiento y vestibulares de la retina por nuestros propios ojos. Una vez que las cosas impregnan la retina, todo el sistema visual no funciona igual bien. No se puede resolver el detalle, porque la imagen del mundo entero se está moviendo sobre la retina. Es necesario estabilizar las imágenes para hacer esos juicios con precisión y, por supuesto, a veces la vida depende de ello".

   Entonces, ¿cómo se hace esto? A partir de las observaciones de miles de neuronas de la retina dirigidas por el autor principal Shai Sabbah, investigador postdoctoral en Brown, y Berson, el equipo descubrió que las células ganglionares selectivas de la dirección (DSGC, por sus siglas en inglés) se activan cuando perciben su componente particular del flujo óptico radial a través de la visión del ratón.

   Organizadas en conjuntos de la retina, reconocen colectivamente el flujo óptico radial resultante de cuatro movimientos distintos: el ratón avanzando, retrocediendo, subiendo o bajando. Los informes de cada conjunto, así como de los del otro ojo, proporcionan suficiente información visual para representar cualquier tipo de movimiento a través del espacio, incluso cuando son combinaciones de direcciones como hacia adelante y hacia arriba.

TAMBIÉN DETECTAN LA ROTACIÓN EN EL ESPACIO

   La información de las células es, en última instancia, incluso lo suficiente para ayudar al cerebro a sentir la rotación en el espacio, no sólo avanzar hacia atrás, hacia arriba o hacia abajo, movimientos conocidos como desplazamientos. Sentir la rotación es crucial para la estabilización de la imagen, según Berson, porque así es como los ojos pueden permanecer bloqueados en algo, incluso cuando la cabeza está girando.

   "Uno de los misterios más grandes que se revela gracias a nuestros hallazgos es que un sistema motor que generará una rotación del ojo en servicio de la estabilización de la imagen es finalmente impulsado por una clase de células retinianas organizadas alrededor de los patrones de movimiento producidos en la retina cuando el animal se mueve a través del espacio --destaca Berson--. Todavía no lo entendemos completamente, pero eso es lo que nos dicen los datos".

   Para entender que el principal principio de organización es el flujo radial, los investigadores tuvieron que participar en el examen más completo de DSCG hasta el momento: monitorizaron 2.400 células en toda la retina a través de dos métodos. La mayoría de las células fueron diseñadas para brillar cuando su nivel de calcio aumentó en respuesta a la entrada visual (por ejemplo, al "ver" su dirección preferida de flujo óptico). Los científicos complementaron esas observaciones haciendo grabaciones eléctricas directas de la actividad neuronal en lugares donde la fluorescencia no se estableció.

   A medida que los investigadores movían los estímulos alrededor de la retina para evaluarla, vieron que los diferentes tipos de DSGCs en toda la retina trabajaban en conjuntos para detectar preferentemente los flujos ópticos radiales consistentes con movimientos hacia arriba o hacia abajo o adelante o atrás. Pero si todas las células están afinadas para medir el movimiento del animal hacia delante, hacia atrás, hacia arriba o hacia abajo, ¿cómo podría el sistema comprender también la rotación?

   El equipo se centró en el modelado informático basado en sus conocimientos en el ratón, lo que le dio una predicción y una hipótesis: el cerebro podría utilizar un simple truco para notar el desajuste específico entre el flujo óptico durante la rotación y el flujo óptico durante el movimiento, apunta Berson.

   Cuando giramos la cabeza o los ojos hacia la derecha, el flujo óptico en el ojo derecho parece avanzar, pero el flujo óptico en el ojo izquierdo parece moverse hacia atrás. Cuando el cerebro integra esta información de las DSGCs en ambos ojos, no asume que estamos de alguna manera moviéndonos simultáneamente hacia adelante y hacia atrás, sino en su lugar realizando la rotación hacia la derecha.

   Los ratones son diferentes a las personas en este contexto porque sus ojos están en los lados de su cabeza, más que en el frente. Además, reconoce Berson, nadie ha confirmado que las DSGCs están en los ojos de los seres humanos y otros primates, pero este experto sospecha de manera muy fuerte que lo están.

   "Hay muy buenas razones para creer que están en primates porque la función de estabilización de la imagen funciona en nosotros de la misma manera que funciona no sólo en ratones, sino también en ranas y tortugas y pájaros y moscas -argumenta--. Ésta es una función altamente adaptativa que debe haber evolucionado temprano y se ha mantenido a pesar de todas las formas en las que se mueven los animales --nadando, volando, caminando--. La estabilización de la imagen resulta ser muy valiosa".

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