Los científicos de la visión han descubierto algunas de las razones detrás de las propiedades perceptivas inusuales de la fóvea del ojo. Solo los humanos y otros primates tienen esta estructura en forma de hoyuelo en sus retinas. Es responsable de las experiencias visuales que son ricas en coloridos detalles espaciales.
Determinar cómo funciona la fóvea es esencial para la búsqueda de estrategias para corregir la pérdida de visión central, incluidos los esfuerzos para diseñar prótesis visuales.
"Las enfermedades como la degeneración macular son mucho más debilitantes que los déficits en la visión periférica debido a la importancia de la fóvea para la visión cotidiana", dijo el Dr. Raunak Sinha, del Departamento de Fisiología y Biofísica de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington.
La fóvea es una región especializada que domina nuestra percepción visual, explicó Sinha. Proporciona más de la mitad de la entrada de los ojos a la corteza visual del cerebro.
Cuando miras una escena a un brazo de distancia, dijo, la fóvea subtiende un campo solo del tamaño de tu miniatura. Tus ojos experimentan movimientos rápidos para dirigir la fóvea a varias partes de la escena.
La ausencia de una fóvea en la mayoría de los mamíferos, dijo, y los desafíos técnicos asociados con el registro de la fóvea de primates, llevaron a una escasez de información sobre cómo funciona la fóvea a nivel de los circuitos celulares.
Utilizando técnicas avanzadas, Sinha ayudó a dirigir un estudio que reveló que la arquitectura computacional y el procesamiento visual básico de la fóvea son distintos de otras regiones de la retina. Los resultados ayudan a explicar por qué la visión central y periférica tienen diferentes cualidades, dijo.
Ubicada cerca del nervio óptico, la fóvea está en su mejor momento para tareas finas como la lectura. Sin embargo, en comparación con la retina periférica, la fóvea es menos capaz de procesar señales visuales que cambian rápidamente.
Esta baja sensibilidad es lo que nos hace ver el movimiento en los libros animados y las películas. También es lo que nos impide ver el parpadeo cuando se actualiza la pantalla de una computadora o televisor, a menos que miremos la pantalla especialmente los monitores CRT anticuados desde la esquinade nuestro ojo, explicó Sinha.
Las grabaciones pasadas de las señales de salida foveal en el ojo vivo habían demostrado que las especializaciones perceptivas de la visión foveal se originaron principalmente en la retina misma, en lugar de en los circuitos cerebrales posteriores. Sin embargo, dijo Sinha, se sabía poco sobre la base celular y de circuitos deestas especializaciones funcionales debido a la falta de grabaciones intracelulares de neuronas foveales.
El equipo de investigación de UW y Howard Hughes Medical Center recientemente realizó una de las primeras comparaciones directas de las propiedades fisiológicas de las neuronas foveales y periféricas de la retina y una de las primeras correlaciones entre estructura y función en la fóvea.
El proyecto se realizó en los laboratorios de Fred Rieke en el Departamento de Fisiología y Biofísica de la UW y Rachel Wong en el Departamento de Estructura Biológica de la UW. Los hallazgos se publicaron en la revista Celda .
Sus experimentos revelaron cómo las diferencias en los mecanismos celulares y de circuito de la retina foveal y periférica pueden explicar las diferencias bien establecidas en sus sensibilidades perceptivas.
Específicamente, descubrieron que la forma en que las células ganglionares foveales enanas una clase principal de neuronas de salida retiniana procesan las señales de entrada y salida muestra que no son versiones más pequeñas de sus contrapartes periféricas. Los investigadores descubrieron que este circuito neural dominante en la fóveala vía enana funciona de manera efectiva independiente de cualquier tipo de "frenado" en la unión de señalización especializada llamada sinapsis.
"Esto fue sorprendente dado el papel central que desempeña la inhibición en cualquier otro circuito neural bien caracterizado", dijo Rieke, cuyo laboratorio explora el procesamiento de señales sensoriales, particularmente en los límites impuestos por la física.
El último estudio proporciona uno de los primeros vislumbres sobre cómo funciona la fóvea a nivel celular y de circuito. Resulta muy diferente de cómo operan otras regiones de la retina.
Volviendo al tema de la sensibilidad a las entradas que cambian rápidamente, Sinha y sus colegas compararon las respuestas de los fotorreceptores de cono, las neuronas que son la primera línea del sistema visual. Descubrieron que las respuestas de los fotorreceptores de cono en la fóvea son aproximadamente dos-más lento que los de la periferia.
Esto es casi idéntico a las diferencias entre la visión central y periférica en la sensibilidad a las entradas que cambian rápidamente. El hallazgo sugiere que las diferencias de percepción se originan en los propios fotorreceptores de cono
"La novedad de este estudio se ve reforzada por un análisis exhaustivo de la estructura y la función, que carece de trabajos previos sobre la fóvea, utilizando técnicas como la transferencia de genes mediada por partículas para estudiar la expresión de proteínas en una amplia gama de células ganglionares", dijo MrinaliniHoon, un instructor interino en estructura biológica en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington que contribuyó a la investigación reciente.
Estos enfoques abren la puerta a una amplia gama de manipulaciones genéticas transitorias que permitirán a los científicos explorar las propiedades de otros tipos de células en la fóvea.
"Determinar el origen celular de la percepción humana es un objetivo importante, pero raramente realizado, en neurociencia y biología", dijo Sinha. "Nuestros resultados proporcionan una explicación simple para una observación perceptiva destacada".
La investigación fue apoyada por la Fundación Human Science Frontier, la Fundación Knights Templar Eye, la Fundación ARCS, el Instituto Médico Howard Hughes y las subvenciones del Instituto Nacional de Salud.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencias de la Salud de Washington / Medicina de la Universidad de Washington . Original escrito por Leila Gray. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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