La visión se basa fundamentalmente en la percepción del contraste. Cuando las condiciones de luz cambian, el ojo necesita un cierto período de tiempo para adaptarse y restaurar su capacidad de estimar el contraste correctamente. Estos procesos son relativamente bien entendidos. Sin embargo, los investigadores de la Universidad Johannes GutenbergMainz JGU ha descubierto un mecanismo empleado por la mosca de la fruta Drosophila melanogaster que amplía nuestra comprensión de la percepción visual. Sus resultados explican por qué el ojo puede evaluar correctamente el contraste, incluso en condiciones de luz que cambian repentinamente. "Las moscas de la fruta pueden hacer esto porque tienen células nerviosas en su sistema visual que reaccionan a la luminosidad. Estos nervioslas células hacen posible que las moscas ajusten su comportamiento cuando los estímulos visuales cambian dinámicamente ", explicó la profesora Marion Silies, directora del proyecto de investigación en JGU.
Los sistemas sensoriales de organismos vivos han evolucionado de una manera que tienden a notar cambios en lugar de entradas sensoriales absolutas. "Por ejemplo, es posible que olvides que llevas un collar durante el día, pero si un insecto cae sobre tupiel, lo sientes de inmediato ", agregó Silies. La visión funciona de la misma manera, ya que es adaptable y está diseñada para responder a los cambios en el medio ambiente. Muchas células nerviosas responden a los contrastes en lugar de a la propia luminosidad. Es por eso que muchos animales tienen visiónsistemas que funcionan particularmente bien al amanecer, al anochecer, a la luz del día o en un entorno que cambia rápidamente.
El rendimiento de los fotorreceptores en la retina juega un papel clave tanto en vertebrados como en invertebrados. Estos fotorreceptores aseguran que se detecte el contraste independientemente de la luminancia de fondo. Sin embargo, esta adaptación de la retina por sí sola no puede explicar el mecanismo que hace frente a cambios repentinos, como cuando, por ejemplo, un animal se mueve rápidamente o cuando ve un objeto que se mueve de la luz solar brillante a una sombra. En tales casos, la luminosidad del fondo puede cambiar en milisegundos.
Las neuronas laminares sensibles al contraste por sí solas no son suficientes / Luminance actúa como una señal correctiva
Durante su investigación de Drosophila , la profesora Marion Silies y su equipo de neurocientíficos se han centrado en los procesos que tienen lugar directamente aguas abajo de los fotorreceptores en el sistema nervioso. Prestaron especial atención a las vías que involucran a las neuronas laminares que están especializadas para detectar un aumento o disminución decontraste ". Aquí, descubrimos una vía sensible a la luminancia en el Drosophila sistema visual. Las respuestas neuronales sensibles al contraste por sí solas son insuficientes para dar cuenta de las respuestas conductuales a los estímulos visuales cambiantes, argumentando la presencia de una señal correctiva que escala las respuestas sensibles al contraste cuando la luminancia de fondo disminuye repentinamente ", escriben los autores en su artículopara Current Biology. "Hemos podido mostrar que la información sobre la luminancia actúa como una señal correctiva que interviene cuando de repente se atenúa. Esto implica que se necesita información sobre la luminancia para reconocer con precisión los contrastes", agregó el autor principal Madhura Ketkar.Hasta la fecha, se suponía que el contraste relativo transmitido por otras neuronas laminares era solo necesario para ver con precisión en condiciones de luz que cambian rápidamente, lo que permite calcular correctamente las respuestas visuales cuando, por ejemplo, una pelota de fútbol se mueve de la luz alsombra.
las neuronas L3 son sensibles al brillo y particularmente activas en condiciones de poca luz
Los neurobiólogos pudieron demostrar esto midiendo las señales de calcio en las células nerviosas con la ayuda de la microscopía de dos fotones. Esta técnica les permitió determinar la actividad de las células nerviosas individuales en las moscas de la fruta vivas ". Nuestras mediciones mostraron que allíson células que reaccionan a la luminancia y no al contraste ", enfatizó Silies. El equipo confirmó estos hallazgos mediante experimentos de comportamiento en los que las moscas fueron obligadas a caminar sobre una pequeña pelota con amortiguación de aire frente a un fondo que cambia dinámicamente".para demostrar claramente que estas células sensibles a la luminancia son necesarias para que la mosca responda cuando el fondo se oscureció rápidamente ", continuó Silies. Cuando las neuronas laminares L3 no estaban activas, no hubo una respuesta conductual adecuada.
Los investigadores han identificado un nuevo mecanismo que explica cómo se produce el procesamiento correcto de la imagen en condiciones de luz que cambian dinámicamente. La sensibilidad al contraste por sí sola no es suficiente para dar cuenta de las respuestas de comportamiento a los estímulos visuales. Los investigadores concluyen que la intensidad de la luz, la señal de entrada principalpara el sistema visual, también es un factor crucial para controlar correctamente las respuestas conductuales a las entradas visuales. Proponen que esta es una estrategia general de procesamiento visual que también puede ser utilizada por el ojo humano.
Desde 2019, Marion Silies ha sido profesora de neurobiología en la Facultad de Biología y miembro del Gutenberg Research College GRC en la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia.
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Materiales proporcionado por Johannes Gutenberg Universitaet Mainz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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