Ver sin ojos – Noticias-Hoy
El siguiente artículo se reproduce con permiso de The Conversation, una publicación en línea que cubre las investigaciones más recientes.
Los humanos somos criaturas visuales raras. Aquellos de nosotros con vista estamos condicionados a pensar que nuestros ojos son esenciales para la forma en que experimentamos el mundo.
La visión es una forma avanzada de percepción de la luz, es decir, percepción de la luz. Pero también experimentamos otras formas más fundamentales de percepción de la luz en nuestra vida cotidiana. Todos conocemos, por ejemplo, el placer de sentir el calor del sol en nuestra piel, y en este caso usamos calor en lugar de luz. No se requieren ojos, ni siquiera células fotorreceptoras especiales.
Pero en las últimas décadas, los científicos han descubierto que muchos animales, incluidos los humanos, tienen moléculas especializadas en la detección de luz en lugares inesperados más allá de los ojos. Estos «fotorreceptores extraoculares» generalmente se encuentran en el sistema nervioso central o en la piel, pero a menudo también se encuentran en los órganos internos. ¿Qué hacen las moléculas sensibles a la luz fuera del ojo?
La visión depende de la detección de la luz.
Todas las células de visión que se encuentran en los animales detectan la luz utilizando una familia de proteínas llamadas opsinas. Las proteínas se adhieren a una molécula sensible a la luz, derivada de la vitamina A, que cambia su estructura cuando se expone a la luz. La opsina, a su vez, cambia de forma y activa una vía de señalización en las células fotorreceptoras que finalmente envía un mensaje al cerebro de que se ha detectado luz.
La mayor parte de nuestra visión consciente proviene de fotorreceptores en la retina, la capa sensible a la luz en la parte posterior de nuestro globo ocular. En los animales con vertebrados (vertebrados), las células que detectan la luz para la visión tienen una forma vaga, en forma de varilla o de cono, de ahí sus nombres familiares.
Hace tiempo que sabemos que otros vertebrados tienen fotorreceptores adicionales en sus cerebros. Pero los científicos han creído durante mucho tiempo que los bastones y los conos son casi la totalidad de la visión de los mamíferos. Entonces, a principios de la década de 2000, el grupo de David Berson en la Universidad de Brown se sorprendió cuando descubrió células adicionales en la retina del ratón que respondían a la luz.
Aún más extraño, los hallazgos relacionados de varios laboratorios mostraron que estas células contenían una nueva clase de opsinas llamadas melanopsinas, nunca antes vistas en vertebrados (pero similares a las de muchos invertebrados). No parecen estar involucrados en la visión consciente.
Difícilmente podemos llamarlos extraoculares porque están en el ojo. En cambio, a menudo se los denomina fotorreceptores «no visuales». Este es el término que usan los investigadores para todos los fotorreceptores animales no asociados con las vías de formación de imágenes en el sistema nervioso.
Así que ahora sabemos que hay fotorreceptores no visuales en los ojos de muchos, quizás la mayoría, de los animales. ¿Dónde más podemos encontrarlos?
Encontrar fotorreceptores que no están en el ojo
En general, identificar fotorreceptores extraoculares potenciales significa buscar proteínas que puedan detectar la luz, conocidas como opsinas. El advenimiento de técnicas genéticas moleculares baratas y eficientes ha convertido la búsqueda de opsinas en una industria casera en laboratorios de todo el mundo.
Las células que contienen opsinas son probablemente fotorreceptores activos, pero los investigadores usaron pruebas fisiológicas o de comportamiento para confirmarlo. Por ejemplo, pueden buscar cambios eléctricos o cambios en la actividad de un animal cuando exponen las células a la luz.
Los científicos descubrieron que los fotorreceptores fuera de los ojos se encuentran más comúnmente en el sistema nervioso central. Se encuentran varios tipos en el cerebro de casi todos los animales y, a menudo, también en los nervios.
La piel es donde vemos la mayoría de nuestros otros fotorreceptores, especialmente en las células activas que cambian el pigmento, u órganos de la piel llamados cromatóforos. Estas son manchas negras, marrones o de colores brillantes en muchos peces, cangrejos o ranas. Alcanzan su mayor desarrollo en los cefalópodos: pulpo, calamar y sepia. Los animales controlan activamente su color o patrón por varias razones, la más común es el camuflaje (para que coincida con el color y el patrón del fondo) o para producir señales brillantes y prominentes de agresión o para atraer a una pareja.
Sorprendentemente, además de las opsinas, existe una segunda clase de moléculas sensibles a la luz, nunca utilizadas para la visión (hasta donde sabemos). Aparecen en algunas estructuras neurales, como el cerebro o las antenas de algunos insectos, e incluso en las retinas de las aves. Estos son los criptocromos, llamados así porque su función y modo de acción aún no se conocen bien. Los criptocromos se descubrieron originalmente en las plantas, donde controlan el crecimiento de las plantas y los cambios reproductivos anuales.
¿Por qué detectar la luz fuera del ojo?
Ahora que sabemos que estos fotorreceptores se encuentran en todos los animales, ¿qué están haciendo exactamente? Aparentemente, su función depende en parte de su ubicación.
En general, regulan comportamientos mediados por la luz que existen por debajo del nivel de conciencia y no requieren un conocimiento extremadamente preciso de la ubicación de la fuente de luz en el espacio o el tiempo. Las funciones típicas incluyen la sincronización de los ciclos de alerta diarios, el sueño y la vigilia, el estado de ánimo, la temperatura corporal y muchos otros ciclos internos que se sincronizan con los cambios circadianos.
El reloj biológico que mantiene los ciclos circadianos normales y provoca el desfase horario casi siempre está controlado por estos fotorreceptores. Estos detectores también son importantes para abrir y cerrar la pupila del ojo, lo que ayuda a adaptarse a niveles de luz variables. Los fotorreceptores de la piel en peces o pulpos normalmente controlan los cambios de color y patrón.
En algunos animales, tienen una tarea completamente diferente pero bastante sorprendente: proporcionar magnetorrecepción, la capacidad de detectar el campo magnético de la Tierra. Esta capacidad se basa en el criptocromo, que aparentemente subyace al mecanismo de orientación magnética en animales como pájaros y cucarachas.
Las personas también tienen fotorreceptores no visuales
Con el descubrimiento de células retinales sensibles a la luz distintas de los bastones y conos en la retina de los mamíferos, quedó claro que los humanos también deben usar vías no visuales para controlar el comportamiento y la función.
El tamaño de la pupila cambia con la luz, incluso en personas con ceguera funcional. Un estudio angloamericano publicado en 2007 encontró que los pacientes que han perdido todos los conos y bastones debido a un trastorno genético aún pueden tener un ritmo diario y pupilas sensibles a la luz. Un paciente podría incluso reportar una sensación «brillante» al ver la luz azul, lo que debería estimular los fotorreceptores que no son bastones ni conos de la retina.
Un trabajo reciente en roedores realizado por el grupo de Samer Hattar en la Universidad Johns Hopkins ha demostrado que las vías no visuales regulan el estado de ánimo, la capacidad de aprendizaje e incluso la sensibilidad visual consciente.
Finalmente, un estudio dirigido por Solomon Snyder y Dan Berkowitz, también de la Universidad Johns Hopkins, recientemente descubrió inesperadamente que los vasos sanguíneos de los ratones contienen melanopsina, una opsina que es responsable de la detección no visual de la luz en la retina. Encontraron que esta proteína sensible a la luz regula la constricción y relajación de los vasos sanguíneos. Dado que los humanos probablemente tengan el mismo sistema, esto podría explicar en parte el aumento de los ataques cardíacos por la mañana, lo que puede estar relacionado con los cambios en la presión arterial que ocurren en ese momento.
Sabemos que la detección de luz no visual es omnipresente y significativa en la vida de los animales. La investigación futura continuará dilucidando sus implicaciones para la salud y el bienestar humanos.
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el texto original.
