Ojos bien abiertos
Un reciente estudio indaga en los principios básicos que gobiernan la visión binocular. En efecto, se mostró en cangrejos de qué manera determinadas neuronas integran la información recibida por cada uno de los ojos para componer una imagen tridimensional de un objeto, lo cual permite al animal conocer a qué distancia se encuentra y qué tamaño tiene.
La principal ventaja de la visión binocular es que permite hacer un cálculo de la profundidad o distancia a la que se encuentra un objeto, Foto: Diana Martinez Llaser.
La mayoría de los animales tiene dos ojos, aunque podrían tener uno solo. Los ojos, en algunas especies, se sitúan a cada lado de la cabeza. En cambio, en otras, se ubican en la parte frontal; de este modo, con un campo visual más reducido, se gana en la estimación de profundidad. Es lo que se denomina visión binocular. Lo que ve un ojo se superpone con lo que ve el otro. El cerebro integra esa información y crea una sola imagen tridimensional, y no dos imágenes.
La visión binocular es una ventaja para los animales predadores, como el águila, el lobo y el tigre, pues les permite calcular la distancia a la que se encuentra su presa. Los artrópodos, grupo que incluye a los insectos y a los crustáceos, como el cangrejo, también parecen estar dotados de este tipo de visión, lo cual hace posible estudiarlos para desentrañar el recorrido de la señal eléctrica desde la retina hasta el cerebro. El cangrejo, en particular, tiene la ventaja de ser manipulable y facilitar los estudios de electrofisiología para internarse en las neuronas.
“En el laboratorio, mediante registros intracelulares, identificamos en el cangrejo neuronas que integran la información de un objeto en movimiento recibida por ambos ojos, es decir, que computan información binocular para componer la imagen tridimensional del objeto”, afirma Daniel Tomsic, profesor en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA e investigador del CONICET, cuyo trabajo se publica en The Journal of Neuroscience. También lo firman Julieta Sztarker, Violeta Medan, Martín Berón de Astrada y, como primera autora, Florencia Scarano.
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La principal ventaja de la visión binocular es que permite hacer un cálculo de la profundidad o distancia a la que se encuentra un objeto, y ello es un requisito para poder estimar el tamaño absoluto de los objetos.
El cálculo de distancia puede hacerse con un solo ojo, mediante diferentes métodos como el paralaje (los objetos cercanos parecen moverse más rápido que los lejanos) o la oclusión (el objeto cercano tapa al lejano), entre otros. En cambio, para tener una visión tridimensional (estereopsis), el cálculo de triangulación requiere comparar las imágenes obtenidas por los dos ojos.
Estudiar la visión del cangrejo permite –según explica el investigador– descubrir principios generales de procesamiento de la información visual. Se cree que la forma en que los circuitos neuronales elementales computan la información visual que permite detectar movimientos son compartidos por las diferentes especies.
“En este trabajo encontramos que, en un nivel de procesamiento relativamente periférico, ya hay un altísimo porcentaje de neuronas que computan información binocular. Y probablemente esas neuronas estén implicadas en diferentes tipos de cómputos, porque no todas se comportan de igual modo”, explica Tomsic, en su laboratorio del Instituto de Fisiología Biología Molecular y Neurociencias (IFIBYNE), del CONICET y UBA.
Esas neuronas cumplen dos funciones principales: por un lado, el procesamiento de la información panorámica y, por el otro, la detección de objetos.
La información panorámica consiste en la percepción del movimiento de todo el panorama, que se genera por los propios movimientos del individuo. Al moverse hacia adelante, el punto hacia donde se dirige se mantiene fijo, pero todo lo que queda a cada lado se va desplazando sobre la retina. Cuando se rota sobre uno mismo, la imagen de todo el espacio visual rota sobre la retina en sentido contrario.
“Ese tipo de desplazamiento de la imagen se denomina flujo óptico y constituye un mecanismo fundamental para el control del curso de navegación en los animales, tanto si se desplazan volando, nadando como caminando”, detalla el investigador. Y agrega: “Se sabía, por estudios en insectos, que hay muchas neuronas que procesan esa información de flujo óptico binocularmente, pero no se conocía cómo se procesaba en artrópodos la información binocular del movimiento de objetos”.
Distancia y movimiento
Al tener los ojos separados, el cangrejo puede usar el mecanismo de triangulación para calcular distancias. Analizando su comportamiento, se puede saber si efectivamente estima la distancia a la que se encuentra un objeto.
Los investigadores grabaron a los animales cuando persiguen objetos pequeños, y en el análisis de esos videos vieron que, al final, el animal da un salto y atrapa el objeto que le interesa. “En el salto final creemos que está implicada una estimación de la distancia para poder atrapar al objeto”, comenta.
En el cangrejo se puede hacer un registro intracelular in vivo, introduciendo un microelectrodo y registrando la actividad de las neuronas. Asimismo, colocando un tabique entre los ojos, los investigadores averiguan lo que el animal ve con un solo ojo, y lo que ve con los dos.
Para poder triangular y calcular distancias, es necesario que la información de cada ojo esté integrada. “Encontramos que la integración ocurre en un nivel más periférico de lo que se suponía”, señala Tomsic.
En resumen, los investigadores lograron mostrar por primera vez en un artrópodo que hay una gran cantidad de neuronas para el procesamiento de objetos, que integran información binocular, y que ello ocurre en un nivel temprano, o periférico, en la línea de procesamiento.
Lo que queda claro es que los invertebrados, como el cangrejo o los insectos, son mucho más habilidosos de lo que se pensaba. En términos de aprendizaje y memoria, hoy se sabe que, en la mayoría de los seres vivos, la posibilidad de adaptación al ambiente se vincula a la capacidad de aprender de lo que sucede en el entorno y así modificar el comportamiento en consecuencia.
“Se pensaba que estos animales eran una especie de robots, con una conducta programada”, dice Tomsic, y concluye: “El aprendizaje no es un lujo de los animales que tienen cerebros grandes, sino que es una necesidad de todos los seres vivos”.
