Eppur non si muove
Una investigadora argentina logró desentrañar el mecanismo por el cual nos parece percibir un movimiento que no existe. La investigación se realizó con larvas del pez cebra, y se publica en la revista Cell reports.
El pez cebra ofrece muchas ventajas para la investigación ya que se conoce muy bien su genética y se han desarrollado variedades transgénicas. Foto: Tohru Murakami.
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Las ilusiones ópticas son un fenómeno documentado desde la Antigüedad. De hecho, Aristóteles había determinado que podemos percibir, erróneamente, que un objeto estático se mueve si, en forma previa, estuvimos observando el movimiento del fondo. Pero hasta ahora los mecanismos neuronales que subyacen a esas distorsiones de la percepción no estaban del todo establecidos. Por otra parte, el estudio de esos fenómenos puede arrojar luz al conocimiento de cómo funciona la percepción visual.
En experimentos con larvas del pez cebra, una investigadora logró identificar la parte del cerebro involucrada en la percepción de un movimiento que no está.
La larva del pez cebra se inmoviliza en agarosa (una especie de gelatina transparente). La cola y los ojos se dejan liberados para poder estudiar sus movimientos.
“Lo que demostré es que el pez, luego de mirar figuras que se mueven para un lado, parece percibir movimiento en la dirección contraria”, explica Verónica Pérez Schuster, investigadora en el Laboratorio de Neurobiología de la Memoria de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, UBA.
“No le podemos preguntar al pez qué es lo que está viendo –continúa–, pero podemos seguir el movimiento de los ojos. Cuando hay figuras que se mueven, el pez mueve los ojos en cierta dirección. Si dejamos de presentar ese estímulo, vemos que comienza a mover los ojos en la dirección opuesta”.
A través de numerosas pruebas, la investigadora se propuso saber cuáles eran las neuronas que se activaban en cada caso. Además, no estudió solo el movimiento de los ojos sino también el de la cola. Son dos centros motores diferentes que responden de manera sincrónica. Pérez Schuster, que realizó los experimentos en París como parte de su tesis doctoral, es la primera autora del trabajo que se publica en Cell reports, que también lleva la firma de German Sumbre, investigador del INSERM, el organismo público de investigación de Francia.
La mirada del pez
El pez cebra ofrece muchas ventajas para la investigación. Se conoce muy bien su genética y se han desarrollado variedades transgénicas; por ejemplo, una de ellas posee el cuerpo transparente. Otra variedad expresa una proteína fluorescente, y ello permite distinguir la actividad de las neuronas, pues éstas “se encienden” cuando se activan.
Con las técnicas de fluorescencia, la investigadora observó cambios en la actividad de las neuronas de un centro superior, que en los vertebrados se denomina “techo óptico”, o “tectum”, y que en los mamíferos se conoce como «colículo superior».
Verónica Pérez Schuster.
Si bien en diversas publicaciones se afirmaba que el techo óptico no estaba involucrado en la percepción del movimiento del entorno, Pérez Schuster logró determinar que, efectivamente, cuando un estímulo se presenta en forma repetida, en un grupo de neuronas del techo óptico se produce una adaptación, lo que significa que su respuesta disminuye gradualmente. La menor actividad de esas neuronas se correlaciona con la respuesta motora: mientras se mantiene el movimiento, el pez empieza a mover los ojos más despacio. “Esa adaptación es necesaria para que luego se produzca la ilusión óptica”, detalla.
En el techo óptico hay dos poblaciones de neuronas que responden frente a estímulos que se mueven en dirección contraria. Si el estímulo se mueve hacia la derecha, las neuronas que responden a ese estímulo se adaptan, es decir, disminuyen su actividad. En cambio, las que responderían a un estímulo que se moviera hacia la izquierda, se mantienen tranquilas. Cuando se detiene el estímulo, las que se adaptaron presentan un nivel de actividad inferior al nivel basal, por lo que el otro grupo de neuronas (las que responden al movimiento contrario) parece más activo.
Un tercer grupo de neuronas, en un nivel superior, detecta que uno de los grupos tiene más actividad: justamente las neuronas que no están respondiendo a ningún estímulo. De acuerdo con ello, el centro superior envía la orden para mover los ojos y la cola, y responde así a un estímulo inexistente.
Efecto colateral
“Las ilusiones ópticas son consecuencia de mecanismos que sirven para algo, es decir, son la contracara de un mecanismo que es útil. Si uno está todo el tiempo ante un flujo de cosas que se mueven, y le da mucha importancia a ese movimiento, no puede percibir un estímulo que sí necesita ver”, explica Pérez Schuster.
En el caso del pez, frente al flujo del agua, su supervivencia depende de la capacidad para identificar rápidamente si hay un predador. Para ello, debe dejar en un segundo plano todo estímulo visual repetitivo. Es por ello que las neuronas que detectan un movimiento repetido, se adaptan y responden cada vez menos. Así pueden prestar atención a aquello relevante.
De este modo, la ilusión óptica aparece como un efecto colateral de esos mecanismos de adaptación de las neuronas a un estímulo repetido.
El trabajo realizado por Pérez Schuster fue uno de los primeros que combinan el estudio del comportamiento con la actividad de las neuronas, ambas técnicas en el mismo experimento. Su importancia reside en haber avanzado en la comprensión de los mecanismos de la percepción visual.
