Traducido por el equipo de SOTT.net en español

Científicos de la Universidad de Ginebra (UNIGE) han demostrado que la respuesta de la retina a la luz no sólo depende de la intensidad de la luz percibida por el ojo, sino también de su forma temporal y del orden en que se organizan los colores.
Laser Pulse
© Scientify - UNIGE
Vista artística de los pulsos de láser de femtosegundo llegando a un ojo.
La visión es un proceso complejo que ha sido descifrado con éxito por muchas disciplinas -física, bioquímica, fisiología, neurología, etc.-: La retina capta la luz, el nervio óptico transmite los impulsos eléctricos al cerebro, que finalmente genera la percepción de una imagen. Aunque este proceso lleva cierto tiempo, estudios recientes han demostrado que la primera etapa de la visión, la percepción de la luz en sí, es extremadamente rápida. Pero el análisis de este paso decisivo se ha realizado con moléculas en solución en el laboratorio.

Científicos de la Universidad de Ginebra (UNIGE), en colaboración con la EPFL (Escuela Politécnica Federal de Lausana) y los Hospitales Universitarios de Ginebra (HUG), en Suiza, reprodujeron el experimento en ratones, para observar el procesamiento de la luz por un organismo vivo en toda su complejidad. Este estudio no invasivo demuestra que la energía de la luz no define por sí sola la respuesta de la retina. Su forma -corta o larga- también influye en la señal enviada al cerebro para formar una imagen. Este descubrimiento, publicado en la revista Science Advances, abre un nuevo campo de investigación sobre la visión, el diagnóstico y posiblemente nuevas posibilidades curativas.

El mecanismo celular de la visión se ha estudiado con éxito gracias a la colaboración de varias disciplinas. "En el ojo, la primera etapa de la visión se basa en una pequeña molécula -la retina- que, al contacto con la luz, cambia de forma", explica Geoffrey Gaulier, investigador del Departamento de Física Aplicada de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y primer autor del estudio. "Cuando la retina altera su forma geométrica, desencadena un complejo mecanismo que dará lugar a un impulso nervioso generado en el nervio óptico".

Este proceso lleva cierto tiempo entre el momento en que el ojo percibe la luz y el momento en que el cerebro la descodifica. Los físicos observaron la primera molécula de la cadena, el retinal, para ver cuánto tiempo tardaba en cambiar de forma. Aislaron esta molécula en una cubeta y la sometieron a pulsos de láser para comprobar su velocidad de reacción. Para su gran sorpresa, la molécula reaccionó en unos 50 femtosegundos! "A modo de comparación, un femtosegundo comparado con un segundo es el equivalente a un segundo comparado con la edad del Universo", señala Jean-Pierre Wolf, profesor de la Sección de Física de la UNIGE y último autor de la investigación. "Esto es tan rápido que nos preguntamos si esta velocidad podría ser alcanzada por la molécula sólo cuando está aislada, o si posee la misma velocidad en un organismo vivo en toda su complejidad".

La intensidad y la forma de la luz definen la sensibilidad del ojo

Para estudiar en detalle esta primera etapa de la visión, los científicos recurrieron a biólogos, en particular a Iván Rodríguez y Pedro Herrera, profesores de las Facultades de Ciencias y Medicina de la UNIGE, respectivamente, que colocaron una lente de contacto y realizaron un electrorretinograma en ratones. "Este método, totalmente no invasivo, permite medir la intensidad de la señal enviada al nervio óptico", prosigue Jean-Pierre Wolf. Cuando la luz incide en la retina, pudieron observar una tensión eléctrica en la córnea, gracias a un amplificador electrónico. ¡Y sus resultados mostraron que esta etapa se produjo con la misma velocidad extrema que cuando la molécula está aislada!

El equipo continuó el estudio variando la forma de los pulsos a lo largo del tiempo. "Siempre enviamos la misma energía, el mismo número de fotones, pero cambiamos la forma del pulso de luz. A veces el pulso es corto, a veces largo, a veces cortado, etc.", explica Geoffrey Gaulier. En efecto, el cambio de forma no debería inducir ninguna variación en la respuesta de la retina, porque hasta ahora se pensaba que sólo influía el número de fotones captados por el ojo. "Pero no es así", afirma el investigador ginebrino. Este resultado pudo explicarse con la ayuda de simulaciones por ordenador realizadas en el grupo de Ursula Röthlisberger de la EPFL.

Los científicos observaron que el ojo no reaccionaba de la misma manera según la forma de la luz, aunque la energía luminosa fuera idéntica. "También descubrimos que la reacción del ojo difería según el orden en que variaban los colores, por ejemplo, como en un arco iris temporal, aunque se sucedieran con extrema rapidez", prosigue Jean-Pierre Wolf. En resumen, la retina cree que hay más o menos luz según la forma de la misma, mientras que la energía es similar, y por ello envía una corriente más fuerte o más débil al cerebro según su respuesta.

Este descubrimiento, realizado en el marco de Swiss National Science Foundation (SNSF) proyecto Sinergia, abre un nuevo campo de investigación sobre la visión. "Ahora que sabemos que la forma de la luz desempeña un papel en la percepción, podemos utilizar este nuevo conocimiento para hacer que el ojo funcione de forma diferente", propone Jean-Pierre Wolf. Ahora pueden desarrollarse áreas de investigación sobre nuevas posibilidades de diagnóstico o posible tratamiento de las debilidades oculares.