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La visión de Hubel y Wiesel

Los científicos David Hubel y Torsten Wiesel descubrieron que las neuronas visuales del cerebro detectan sobre todo el ­movimiento, la orientación y el contraste, no un hermoso paisaje.

Sus descubrimientos sobre el sistema visual gracias a un incidente fortuito en el laboratorio y su trayectoria investigadora posterior valieron a los neurofisiólogos Torsten Wiesel (derecha) y David Hubel numerosos premios, entre ellos el Nobel de medicina en 1981. [Cortesía del Premio Golden Goose]

En síntesis

Solemos pensar en la retina como si de una pantalla se tratara: sus células fotorreceptoras serían los píxeles. Sin embargo, estas procesan principalmente el movimiento y el contraste.

Ello fue descubierto en 1955 por los jóvenes investigadores David Hubel y Torsten Wiesel. En 1981 recibirían el Nobel de medicina por sus trabajos sobre el sistema visual.

Las neuronas visuales de nuestra corteza codifican, además, la orientación de los estímulos, información esencial para la supervivencia.

Uno de los experimentos más asombrosos que puede contemplarse en las exposiciones sobre el cerebro muestra a una rana colocada frente a una mosca inmóvil. Sorprendentemente, parece que dirige su mirada hacia la mosca, pero no realiza ningún gesto para atraparla. Cuando, de pronto, el insecto emprende el vuelo, la rana extiende la lengua y la atrapa. ¿Acaso no veía a su presa antes de que esta se moviera?

El neurofisiólogo Horace Barlow (1921-2020) aclaró el fenómeno en 1953. Descubrió que ciertas neuronas de la retina de la rana poseen las propiedades idóneas para detectar moscas. Estas células son sensibles a los contrastes locales intensos y al movimiento. Así, una mancha oscura que se mueva en el campo visual del anfibio, como lo haría una mosca, lo detecta con precisión y genera el movimiento depredador en el animal. Pero lo que este detecta en realidad es el movimiento. De ahí el particular fenómeno que se observa.

¿Funcionan igual nuestros ojos y cerebro? En 1955, un investigador llamado Stephen Kuffler (1913-1980) reprodujo experimentos similares al de Barlow, pero con gatos. Aunque no extrajo el ojo del animal ni lo diseccionó, como hizo Barlow con la rana. Kuffler pretendía llegar hasta las células de la retina de los felinos anestesiados mediante un electrodo. De hecho, en Nueva Zelanda, en el laboratorio de John Eccles (1903-1997), había observado cómo se usaban los nuevos microelectrodos de vidrio para estudiar las neuronas de la médula espinal de los gatos. Así pues, preparó esos microelectrodos para su experimento.

¿Se parece la retina a un sensor de imagen?

El montaje del experimento impresiona. A un gato anestesiado se le inserta, inclinada a través de la córnea, una fina aguja de vidrio que crea un orificio de aproximadamente media milésima de milímetro. Con la punta del electrodo se registra el potencial eléctrico. En cuanto alcanza un punto de la retina, se continúa moviendo despacio hasta que el osciloscopio muestra actividad en forma de impulsos nerviosos espontáneos (potenciales de acción). En esa fase, en cuanto aparece esta actividad, la punta del electrodo entra en contacto con una neurona de la retina, y puede comenzar el experimento. Kuffler pidió a su colega S. A. Talbot que le construyera un nuevo oftalmoscopio para iluminar una porción muy pequeña de la retina.

¿Cuáles son exactamente las células cuya actividad eléctrica pretendía registrar Kuffler? No son los conos o los bastones donde se originan los impulsos nerviosos que se generan tras la llegada de fotones al ojo, porque estos se alojan en capas más profundas de la retina. El neurofisiólogo decidió medir la actividad de las células más superficiales, las células ganglionares, que se comunican con los conos y bastones, y cuyos axones (las prolongaciones más largas de la célula) forman el nervio óptico. Cabe imaginar, pues, que estas células ganglionares se disponen en la superficie de la retina de manera muy parecida a los píxeles del sensor de una cámara digital y que cada una se comunica con un cono o bastón que capta la luz.

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