Para ver bajo la luz de las estrellas y la luz de la luna, la retina del ojo cambia tanto el software como el hardware de sus células sensoras de la luz para crear una especie de visión nocturna. Los circuitos de la retina que se pensaban que no cambiaban y estaban programados para tareas específicas son adaptables adiferentes condiciones de luz, dicen los científicos de Duke que identificaron cómo la retina se reprograma para poca luz.
"Para ver bajo la luz de las estrellas, la biología ha tenido que alcanzar el límite de ver una partícula elemental del universo, un solo fotón", dijo Greg Field, profesor asistente de neurobiología e ingeniería biomédica en la Universidad de Duke. "Es notable de nochequé pocos fotones hay "
Los resultados, que aparecen temprano en línea en neurona , muestra que la reprogramación ocurre en las células de la retina que son sensibles al movimiento.
Incluso con la mejor iluminación, identificar la presencia y la dirección de un objeto en movimiento es clave para la supervivencia de la mayoría de los animales. Pero detectar el movimiento con un solo punto de referencia no funciona muy bien. Por lo tanto, las retinas de los vertebrados tienen cuatro tiposde células sensibles al movimiento, cada una de las cuales responde específicamente a un movimiento que está arriba, abajo, derecha o izquierda.
Cuando un objeto se mueve precisamente en una de esas direcciones, esa población de neuronas se disparará fuertemente, dijo Field. Sin embargo, si el movimiento está a medio camino entre arriba y la izquierda, ambas poblaciones de células se dispararán, pero no con tanta fuerza.El cerebro interpreta ese tipo de señal como movimiento que va hacia arriba y hacia la izquierda.
"Para tareas complejas, el cerebro utiliza grandes poblaciones de neuronas, porque solo hay una sola neurona que puede lograr", dijo Field.
En los humanos, estas neuronas direccionales representan aproximadamente el 4 por ciento de las células que envían señales desde la retina al cerebro. En los roedores, es más del 20 al 30 por ciento, dijo Field, porque la detección de movimiento es de vital importancia para un animal quea otros animales realmente les gusta comer.
En un estudio con retinas de ratón realizado bajo un microscopio equipado con oculares de visión nocturna en una habitación muy oscura, el estudiante graduado Xiaoyang Yao en el laboratorio de Field descubrió que las células de la retina sensibles al movimiento ascendente cambian su comportamiento con poca luz."las neuronas se dispararán al detectar cualquier tipo de movimiento, no solo hacia arriba".
Se colocó una pequeña muestra de retina de ratón en una matriz de electrodos que puede medir la activación individual de cientos de neuronas a la vez "y luego mostramos películas", dijo Field. "La idea de Xiaoyang fue analizar qué son estas células".hacerlo de día y de noche ", dijo Field." Ella notó una diferencia y se preguntó por qué ".
Cuando hay mucha menos luz disponible, una señal débil de movimiento de las neuronas 'arriba', junto con una señal débil de cualquiera de las otras células direccionales puede ayudar al cerebro a sentir el movimiento, similar a la forma en que interpreta dos señales direccionalescomo una moción que es algo intermedio
La pérdida de la percepción del movimiento es una queja común en pacientes humanos con pérdida severa de la visión. Field dijo que este hallazgo sobre la adaptabilidad de las neuronas retinianas puede ayudar al diseño de prótesis retinianas implantables en el futuro.
"Muchos animales eligen alimentarse de noche, presumiblemente porque es más difícil de ver para los depredadores", dijo Field. "Pero, por supuesto, la naturaleza es una carrera armamentista. Los búhos y los gatos han desarrollado ojos muy especializados para ver de noche.Las presas han alterado lo que tienen para sobrevivir ".
Por razones que aún no están claras, son solo las células "hacia arriba" las que se convierten en generalistas del movimiento con poca luz. Field sospecha que hacia arriba es la dirección más importante para que un animal de presa detecte a un depredador que asoma hacia arriba cuando se acercapresa, pero aún no tiene esa información.
Lo importante por ahora es que el ojo y el cerebro alteran su cálculo del movimiento en condiciones de poca luz. "Hemos aprendido que grandes poblaciones de neuronas retinianas pueden adaptar su función para compensar las diferentes condiciones", dijo Field.
La retina consta de muchos circuitos que funcionan en paralelo, dijo Jeffrey Diamond, investigador principal del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares que también estudia el procesamiento visual en la retina. "Estamos aprendiendo que estos circuitos están haciendo cosas diferentes endiferentes momentos del día ", dijo Diamond, que no participó en el trabajo de Field.
Ahora que Field ha encontrado esta adaptación a la poca luz que es impulsada por cambios tanto en los circuitos como en las señales químicas entre las células, plantea la pregunta de cuántas otras adaptaciones se encontrarán, dijo Diamond.
"Hay 50 tipos de células amacrinas, los gabinetes de medicamentos de la retina, y la mayoría de ellos probablemente liberan múltiples neurotransmisores que pueden influir en el circuito de la retina", dijo Diamond. "Solo sabemos algo sobre solo el 20 por ciento de esas células."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Karl Leif Bates. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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