Cuando un recién nacido abre los ojos, no ve nada bien. Usted, el padre, tiene una forma borrosa de luz y oscuridad. Sin embargo, pronto su visión se activa. Su bebé lo reconocerá y usted podrá veren sus ojos. Entonces el bebé mira más allá de ti y ese destello de reconocimiento se desvanece. No puede distinguir lo que está fuera de la ventana. Es otro mundo borroso de formas y luz. Pero dentro de unos meses, puede ver los árboles afueraSu mundo entero se está enfocando.
Los científicos de la Facultad de Medicina de la UNC han encontrado más pistas sobre lo que sucede en los cerebros de los mamíferos bebés mientras intentan dar sentido visual al mundo. El estudio en ratones, publicado en la revista Neurociencia de la naturaleza , es parte de un proyecto en curso en el laboratorio de Spencer Smith, PhD, profesor asistente de biología celular y fisiología, para mapear las funciones de las áreas del cerebro que juegan papeles cruciales en la visión. La función adecuada de estas áreas del cerebro es probablemente críticapara la restauración de la visión.
"Existe esta notable operación biológica que se desarrolla durante el desarrollo", dijo Smith. "Al principio, hay programas genéticos y vías químicas que posicionan las células en el cerebro y ayudan a conectar un 'borrador' de los circuitos. Más tarde,después del nacimiento, este circuito está esculpido activamente por la experiencia visual: simplemente mirar alrededor de nuestro mundo ayuda a desarrollar cerebros para conectar los circuitos de procesamiento visual más sofisticados que el mundo haya conocido. Incluso las mejores supercomputadoras y nuestros últimos algoritmos aún no pueden competir con lo visualhabilidades de procesamiento de humanos y animales. Queremos saber cómo los circuitos neuronales hacen esto "
Si se pueden desarrollar curas para la ceguera parcial o total mediante, por ejemplo, terapia génica o implantes de retina, entonces los investigadores deberán comprender la totalidad de los circuitos cerebrales visuales para garantizar que las personas puedan recuperar una función visual útil.
"La mayor parte del trabajo para restaurar la visión se ha centrado en la retina y la corteza visual primaria", dijo Smith. "Menos trabajo ha explorado el desarrollo de las áreas visuales superiores del cerebro y su potencial de recuperación de déficits tempranos. Quieropara comprender cómo se desarrollan estas áreas visuales superiores. Necesitamos saber las ventanas de tiempo crítico durante las cuales se debe restaurar la visión, y qué ocurre durante estas ventanas para garantizar el desarrollo adecuado del circuito ".
Para comprender los posibles desafíos que puede implicar la restauración de la visión más adelante en la vida, tome el caso de las cataratas bilaterales, cuando los lentes de ambos ojos están nublados y la visión está severamente limitada. En los países desarrollados, es común extirpar quirúrgicamente tales cataratasmuy temprano en la vida. Si es así, la visión generalmente se desarrolla adecuadamente.
"Pero en las zonas rurales menos desarrolladas del mundo, las personas a menudo no llegan a una clínica hasta que son adolescentes o mayores", dijo Smith. "Han pasado por la vida viendo cosas claras y oscuras y borrosas. Eso esal respecto. Cuando les quitan las cataratas, recuperan una gran cantidad de función visual, pero no está completa. Pueden aprender a leer y reconocer a sus amigos. Pero tienen grandes dificultades para percibir algunos tipos de movimiento visual ".tipo de percepción visual necesaria durante la coordinación mano-ojo, o simplemente mientras navega por el mundo que lo rodea.
Hay dos subredes de circuitos visuales, llamadas corrientes ventral y dorsal, y la última de estas es importante para la percepción del movimiento.
Smith quería saber si la experiencia visual es particularmente esencial para el desarrollo adecuado del flujo dorsal. Y quería comprender qué podría estar cambiando a nivel de neurona individual durante este desarrollo temprano.
Para explorar estas preguntas, Smith y sus colegas de la UNC realizaron cientos de experimentos minuciosos y laboriosos. En esencia, el laboratorio de Smith realiza ingeniería inversa en circuitos cerebrales complicados con la ayuda de sistemas especializados de imágenes de dos fotones que Smith y su equipo diseñaron y construyeronen el Centro de Neurociencia de la UNC, donde es miembro.
"Si desea realizar ingeniería inversa en una radio para saber cómo funciona, una buena manera de comenzar sería ver a alguien armar una radio", dijo Smith. "Bueno, esto es algo de lo que estamos haciendo. Nosotrosestamos utilizando nuestros sistemas de imágenes para ver cómo la biología construye sus circuitos de procesamiento visual ".
En una serie de experimentos, el equipo de Smith crió ratones en completa oscuridad durante varias semanas. Incluso el cuidado diario de los ratones estaba en la oscuridad con la ayuda de gafas de visión nocturna. Usando su sistema de imágenes y métodos quirúrgicos de precisión, Smith y sus colegaspodían ver áreas específicas del cerebro con resolución a nivel de neurona. Mostraron que la corriente visual ventral en ratones se activó de inmediato, con neuronas individuales disparando cuando los ratones respondieron a los estímulos visuales. Pero la corriente dorsal no lo hizo.
"Mantener a los ratones en la oscuridad degradó significativamente la magnitud de las respuestas visuales en el flujo dorsal, respuestas a lo que estaban viendo", dijo Smith. Las neuronas en el área dorsal no estaban disparando tan fuerte como lo hicieron en los ratones criadoscon experiencia visual normal. "Curiosamente, incluso después de un período de recuperación en un ciclo normal de luz y oscuridad, el déficit visual en el flujo dorsal persistió".
Esto recuerda las deficiencias visuales persistentes observadas en humanos con cataratas bilaterales que no se reparan hasta más adelante en la vida.
"Los ratones no solo necesitaban experiencia visual para desarrollar su flujo dorsal de procesamiento visual, sino que lo necesitaban en una ventana de tiempo de desarrollo temprano para refinar los circuitos cerebrales", dijo Smith. "De lo contrario, su visión nunca se desarrolló adecuadamente".
Estos experimentos pueden ayudar a explicar lo que sucede en los análogos humanos de las corrientes ventrales y dorsales cuando somos bebés, cuando parte de nuestra visión se desarrolla lentamente y tratamos de dar sentido al mundo que se mueve a nuestro alrededor durante los primeros meses después denacimiento.
Smith agregó: "Ahora que tenemos un poco de idea de la disposición de la tierra, cómo se desarrollan estas dos subredes, realmente quiero profundizar en los cálculos reales que están realizando estas diferentes áreas del cerebro. Iquieren analizar qué información codifican las neuronas en áreas visuales superiores. ¿Qué codifican mejor, o más eficientemente, que las neuronas en la corteza visual primaria? ¿Qué están haciendo exactamente que nos permite analizar estímulos visuales complejos de manera tan rápida y eficiente?? "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Cuidado de la salud de la Universidad de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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