La organización funcional de las células en la retina está determinada por entornos panorámicos naturales

Los modelos neurocientíficos existentes del sistema visual sugieren que representa el mundo visual tal como lo haría una cámara, codificando las posiciones de diferentes objetos de manera similar. Sin embargo, el entorno que rodea a un animal cambia constantemente y estos cambios también podrían influir en el procesamiento de la información visual.

Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria y LMU de Alemania recopilaron recientemente pruebas que respaldan esta hipótesis y muestran que la organización de las neuronas en la retina del ratón se ve afectada por las estadísticas visuales panorámicas (es decir, vista amplia), como las faltas de uniformidad en niveles de luz Sus hallazgos, publicados en Neurociencia de la naturalezapodría contribuir significativamente a la comprensión actual del sistema visual y su evolución.

«Una característica clave de cada organismo vivo es adaptarse a su entorno para sobrevivir», dijo a Medical Xpress Maximillian Jösch, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio. «Tales adaptaciones también deberían ocurrir en los cálculos realizados por el cerebro, por ejemplo, para extraer información relevante y descartar información menos crítica. Nos propusimos probar esta idea aprovechando los cambios visuales más destacados observados sistemáticamente en la naturaleza: el gradiente de luz. niveles de intensidad y contraste desde el suelo hasta el cielo para preguntar si el sistema visual del ratón evolucionó para considerar estas limitaciones».

Para examinar la organización del espacio sensorial que activa cada neurona en la retina del ratón (campos receptivos) en relación con las escenas que observan los ratones, Jösch y sus colegas desarrollaron una nueva técnica de imagen óptica. Esta técnica les permite medir y rastrear la actividad de miles de neuronas en una sola retina simultáneamente.

«Nuestro método óptico funciona de la siguiente manera: cuando una neurona de la retina está activa y envía pulsos eléctricos al cerebro, los iones fluyen dentro de la célula, por ejemplo, el calcio», explicó Jösch. «Podemos visualizar esa actividad agregando un indicador fluorescente en cada neurona. Cuando el calcio fluye, la fluorescencia cambia. Estos cambios en la fluorescencia se pueden registrar con una cámara sensible y, con eso, podemos inferir cómo responde la neurona a diferentes visuales». estímulos a través de toda la retina».

Los investigadores realizaron sus experimentos en retinas de ratones extraídas. Como la de la mayoría de los mamíferos, la retina del ratón no incluye la pequeña área conocida como fóvea, una pequeña depresión en la retina que permite que los humanos y otros primates vean en alta definición. Se sabe que la fóvea, que constituye menos del 1% de toda la retina humana, desempeña un papel clave en las percepciones visuales de las que los humanos son más conscientes. El 99% restante de la retina humana también contribuye a las percepciones visuales, de las cuales muchas parecen ser procesos inconscientes. Así, desde una perspectiva centrada en el ser humano, este estudio se centra en el procesamiento que ocurre este último 99%/.

Jösch y sus colegas descubrieron que los cálculos realizados por las neuronas en la retina de los ratones cambiaban según las estadísticas visuales panorámicas de lo que esa parte de la retina suele ver durante el día. Esto apoya su hipótesis inicial de que el sistema visual no es inherentemente homogéneo y, de hecho, está adaptado al entorno externo.

«Para nuestra sorpresa, descubrimos que es más probable que las neuronas de la retina informen al resto del cerebro cuando un cambio de estímulo es inesperado», dijo Jösch. «Es importante destacar que lo inesperado depende de dónde mira la neurona, ya sea el cielo o el suelo. Por lo tanto, los circuitos de la retina adaptaron sistemáticamente sus propiedades del campo visual inferior al superior para representar el mundo de manera más eficiente».

En general, los hallazgos recopilados por este equipo de investigadores sugieren que la estructura panorámica de las escenas naturales afecta la organización de diferentes estrategias de procesamiento en diferentes regiones de la retina. Esto amplía los modelos anteriores del sistema visual, destacando su naturaleza adaptativa y dinámica.

“Solemos suponer que el sistema visual es homogéneo, es decir, que el mundo visual se representa como una cámara, midiendo cada posición de forma similar”, añade Jösch. «Sin embargo, nuestro entorno natural no es similar; cambia sistemáticamente del suelo al cielo. Por lo tanto, un sistema que evolucionó para vivir en la naturaleza debería considerar esto. Nuestros resultados indican que el sistema visual de los organismos vivos se ha adaptado para hacer frente a las limitaciones naturales para mejorar la eficiencia de su código neuronal».

En el futuro, el trabajo reciente de Jösch y sus colegas podría inspirar a otros equipos a examinar más a fondo cómo las estadísticas panorámicas u otros elementos visuales dan forma a la organización celular en la retina para refinar nuestra comprensión de la visión en general.

«Ahora estamos explorando cómo cambian adaptaciones similares al cambiar el contexto, por ejemplo, al adaptarse a diferentes niveles de luz que ocurren durante el día o la noche», agregó Jösch.

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