29/06/2012 - Cristales fotónicos que multiplican por 10 la luz que reciben

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En un ambiente turbio y oscuro puede ser de gran utilidad ver mejor que el resto de animales. Un equipo de científicos ha descubierto una estructura en la retina del pez elefante que le permite ver utilizando los dos tipos de fotorreceptores del ojo, conos y bastones, a la vez.

El pez elefante tiene una nariz en forma de trompa y habita en las aguas dulces, cálidas y poco iluminadas de África. Estos vertebrados utilizan impulsos eléctricos para interaccionar con el medio que les rodea pero, a diferencia de otros animales completamente adaptados a la oscuridad, tienen ojos y dependen de su visión para orientarse.

“El ojo de este pez tiene una estructura muy peculiar que le permite ver de manera fiable grandes objetos en movimiento, como por ejemplo depredadores, en un ambiente oscuro en el que apenas se distinguen formas borrosas”, explica a SINC Andreas Reichenbach, investigador de la Universidad de Leipzig y uno de los autores del estudio que se publica en Science.

El equipo de Moritz Kreysing, investigador de la Universidad de Cambridge, ha demostrado que la retina del pez elefante (Gnathonemus petersii) está organizada de manera que los dos tipos de fotorreceptores, bastones y conos, funcionan a la vez. “Los conos están agrupados dentro de una estructura en forma de taza formada por una serie de cristales parabólicos que reflejan la luz, y los bastones están detrás de estos reflectores”, explica Reichenbach.

Esta estructura es capaz de multiplicar por 10 la intensidad lumínica que percibe. “Es la primera vez que se documenta una amplificación tan grande –afirma Reichenbach–. El ojo del gato, como mucho, puede multiplicar la percepción de la luz por dos”.

Un ojo muy especial

La retina de casi todos los vertebrados contiene dos tipos de fotorreceptores que se activan ante intensidades distintas de luz. “Durante la noche los bastones detectan la poca claridad que hay, mientras que durante el día están saturados y la visión corre a cargo de los conos”, señala Reichenbach.

“Durante la noche los bastones detectan la poca claridad que hay, mientras que durante el día están saturados y la visión corre a cargo de los conos”

En realidad, los científicos afirman que hay “un rango muy estrecho de intensidad en el que los dos receptores están activos simultáneamente: en humanos sucede durante el atardecer”. Pero en el ambiente turbio y oscuro del pez elefante, este tipo de visión es una ventaja, “ya que se puede utilizar todo el día”, puntualiza el experto.

El hecho de que en la retina del pez elefante se activen a la vez los dos tipos de fotorreceptores le permite captar un amplio abanico de longitudes de onda. Además, “los conos son muy sensibles a la luz roja e incluso al espectro infrarrojo y este es exactamente el tipo de luz capaz de penetrar en las profundidades que habita”, señala Reichenbach.

Este pez ha sido muy estudiado por su órgano electrosensorial, “pero sabíamos que este sentido no le permitía detectar un depredador separado de él por una larga distancia”, explica a SINC Carlos Mora-Ferrer, investigador de la Universidad de Mainz y de padres españoles. “Así que decidimos estudiar sus ojos que han resultado ser muy, muy especiales”, concluye el científico.

De peces a humanos

“Una de las preguntas que más me hacen respecto a mi investigación en peces es qué relevancia tiene para los humanos”, explica Mora-Ferrer. Aunque el científico opina que no solo debe ser estudiado aquello relacionado con las personas, afirma que es clave “entender los parámetros visuales que existen en un animal menos ‘evolucionado’ para comprender los circuitos de la retina en humanos”.

La investigación básica de Mora-Ferrer proporciona información sobre “cómo las células codifican para los distintos tipos de visión y cómo se pueden remplazar y proteger”, comenta el experto. Cualquier técnica destinada a remplazar la retina o mejorar defectos visuales “necesita de algoritmos para construir prótesis visuales e invenciones tecnológicas basadas en la investigación básica”, concluye el investigador.

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Referencia bibliográfica:

Kreysing M.; Pusch R.; Haverkate D.; Landsberger M.; Engelmann J.; Ruiter J.; Mora-Ferrer A.; Ulbricht E.; Grosche J.; Franze K.; Streif S.; Schumacher S.; Makarov F.; Kacza J.;  Guck J.; Wolburg H.; Bowmaker J.K.; von der Emde G.; Schuster S.; Wagner H.J.; Reichenbach A.; Francke M. “Animal Perception of Seasonal Thresholds: Changes in Elephant Movement in Relation to Rainfall Patterns”. Science 336: 1700-1703, junio 2012. DOI:10.1126/science.1218072

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