Una nueva investigación encuentra que los movimientos oculares sutiles optimizan la visión

Nuestra capacidad de ver comienza con las células fotorreceptoras sensibles a la luz en nuestros ojos. Una región específica de la retina, denominada fóvea, es responsable de la visión nítida. Aquí, los fotorreceptores cónicos sensibles al color nos permiten detectar hasta el más mínimo detalle. La densidad de estas células varía de persona a persona. Además, cuando nos fijamos en un objeto, nuestros ojos realizan movimientos sutiles y continuos, que también difieren entre individuos.

Investigadores del Hospital Universitario de Bonn (UKB) y de la Universidad de Bonn han investigado cómo la visión aguda está relacionada con estos pequeños movimientos oculares y el mosaico de conos. Utilizando imágenes de alta resolución y micropsicofísica, demostraron que los movimientos oculares están ajustados con precisión para proporcionar un muestreo óptimo por parte de los conos. Los resultados del estudio han sido publicados ahora en la revista eVida.

El ser humano puede fijar la mirada en un objeto para verlo con claridad gracias a una pequeña región en el centro de la retina. Esta área, conocida como fóvea (en latín, «hoyo»), está formada por un mosaico muy compacto de células fotorreceptoras cónicas sensibles a la luz. Su densidad alcanza picos de más de 200.000 conos por milímetro cuadrado, en un área aproximadamente 200 veces más pequeña que una moneda de un cuarto de dólar. Los diminutos conos foveales toman muestras de la porción del espacio visual visible para el ojo y envían sus señales al cerebro. Esto es análogo a los píxeles del sensor de una cámara con millones de células fotosensibles repartidas por su superficie.

Sin embargo, hay una diferencia importante. A diferencia de los píxeles del sensor de una cámara, los conos de la fóvea no están distribuidos uniformemente. Cada ojo tiene un patrón de densidad único en su fóvea.

Además, «a diferencia de una cámara, nuestros ojos están constante e inconscientemente en movimiento», explica el Dr. Wolf Harmening, jefe del Laboratorio AOVision del Departamento de Oftalmología de la UKB y miembro del Área de Investigación Transdisciplinaria (TRA) «Vida y Salud». » en la Universidad de Bonn.

Esto sucede incluso cuando miramos fijamente un objeto estacionario. Estos movimientos oculares de fijación transmiten finos detalles espaciales mediante la introducción de señales fotorreceptoras en constante cambio, que deben ser decodificadas por el cerebro. Es bien sabido que uno de los componentes de los movimientos oculares de fijación, denominado deriva, puede diferir entre individuos y que los movimientos oculares más grandes pueden afectar la visión. Sin embargo, hasta ahora no se ha investigado cómo se relaciona la deriva con los fotorreceptores de la fóvea y nuestra capacidad para resolver detalles finos.

Uso de imágenes de alta resolución y micropsicofísica.

Esto es precisamente lo que el equipo de investigación de Harmening ha investigado ahora utilizando un oftalmoscopio de luz de barrido con óptica adaptativa (AOSLO), único de su tipo en Alemania. Dada la precisión excepcional que ofrece este instrumento, los investigadores pudieron examinar la relación directa entre la densidad de los conos en la fóvea y los detalles más pequeños que podemos resolver.

Al mismo tiempo, registraron los pequeños movimientos de los ojos. Para ello, midieron la agudeza visual de 16 participantes sanos mientras realizaban una tarea visualmente exigente. El equipo rastreó la trayectoria de los estímulos visuales en la retina para luego determinar qué células fotorreceptoras contribuían a la visión en cada participante. Los investigadores, incluida la primera autora Jenny Witten del Departamento de Oftalmología de la UKB, que también es Ph.D. estudiante de la Universidad de Bonn, utilizó grabaciones de video de AOSLO para analizar cómo se movían los ojos de los participantes durante una tarea de discriminación de letras.

Los movimientos oculares están finamente ajustados a la densidad de los conos.

El estudio reveló que los humanos son capaces de percibir detalles más finos de lo que sugeriría la densidad de los conos en la fóvea.

«De esto llegamos a la conclusión de que la disposición espacial de los conos foveales sólo predice parcialmente la agudeza resolutiva», informa Harmening. Además, los investigadores descubrieron que los pequeños movimientos oculares influyen en la visión nítida: durante la fijación, los movimientos oculares desviados se alinean con precisión para mover sistemáticamente la retina en sincronización con la estructura de la fóvea.

«Los movimientos de deriva llevaron repetidamente estímulos visuales a la región donde la densidad de los conos era mayor», explica Witten. En general, los resultados mostraron que en tan solo unos cientos de milisegundos, el comportamiento de deriva se ajustó a las áreas de la retina con mayor densidad de conos, mejorando la visión nítida. La longitud y dirección de estos movimientos de deriva desempeñaron un papel clave.

Según Harmening y su equipo, estos hallazgos proporcionan nuevos conocimientos sobre la relación fundamental entre la fisiología ocular y la visión: «Comprender cómo se mueve el ojo de manera óptima para lograr una visión nítida puede ayudarnos a comprender mejor los trastornos oftalmológicos y neuropsicológicos, y a mejorar las soluciones tecnológicas diseñadas para imitar o restaurar la visión humana, como los implantes de retina».