Las neuronas se reparten el trabajo de detectar el nivel de luz del ambiente

MADRID (EP). Neurocientíficos del Hospital de Niños de Boston, en Estados Unidos, describen en un artículo publicado en la revista 'Cell' una manera inesperada en la que el ser humano percibe el grado general de iluminación en el ambiente. Estos expertos encontraron que las neuronas en la retina del ojo se reparten el trabajo, con determinadas neuronas afinadas a diversos rangos de intensidad de la luz.

"A medida que la Tierra gira, el nivel de iluminación oscila entre muchos órdenes de magnitud, desde la luz de las estrellas a la plena luz del día", señala el autor principal del artículo, Michael Do, del Centro de Neurobiología en el Hospital de Niños de Boston. "¿Cómo se construye un sistema sensorial que cubre un rango tan amplio? Parece un problema sencillo, pero la solución que encontramos fue mucho más compleja de lo esperado", reconoce.

Separadas de las varillas y los conos de la retina, que detectan principalmente la forma y el movimiento, hay otras neuronas sensibles a la luz especializadas en la visión de "no-imagen", usadas para ajustar nuestros relojes corporales, regular el sueño y controlar los niveles hormonales. Estas neuronas, conocidas como fotorreceptores de células ganglionares M1, funcionan incluso en personas que de otra manera son ciegas.

Otro de los investigadores de este trabajo, Elliott Milner, estudiante de doctorado en el Programa de Neurociencia de la Universidad de Harvard, Estados Unidos, estableció nuevos métodos para estudiar las corrientes eléctricas de estas células M1, lo que permitió entender mejor las señales que estas células envían del ojo a áreas del cerebro. "La expectativa del trabajo previo era que la señalización de estas células aumentaría simplemente con el brillo y que el promedio a través de ellas proporcionaría una medida de la intensidad luminosa total", dice Milner.

Pero lo que Milner y Do descubrieron fue que, aunque las células parecen visualmente indistinguibles entre sí, se sintonizan para responder a diferentes niveles de luz y se turnan para indicar al cerebro a medida que cambian estos niveles. Como resultado, el cerebro obtiene información sobre la intensidad de la luz a partir de las identidades de las células que están activas, no sólo el tamaño de la señal.

Crepúsculo y a plena luz del día

"Algunas células envían señales vigorosamente en el crepúsculo y otras en plena luz del día -dice Milner-. Juntas, cubren una amplia gama de intensidades de luz en el medio ambiente". Curiosamente, el sistema de turnos de las células M1 utiliza un mecanismo que se suele considerar anormal o patológico, conocido como bloqueo de despolarización.

A medida que sube el nivel de luz, una proteína llamada melanopsina en las células M1 captura cada vez más fotones de luz, lo cual hace que el voltaje a través de la membrana celular se vuelva más positivo, es decir, "despolariza". A medida que el voltaje se vuelve más positivo, la célula genera más picos eléctricos (también conocidos como potenciales de acción), que son las señales que se envían al cerebro.

En el bloque de despolarización típicamente observado en ciertos trastornos como la epilepsia, la célula pierde su capacidad de disparar picos cuando el voltaje de la membrana es demasiado positivo. "Hay tanta excitación que la célula no puede mantenerse y se calla", dice Do.

Las células M1 parecen estar utilizando esta característica con ventaja. Milner y Do piensan que este sistema puede haber evolucionado para ayudar al cerebro a distinguir los niveles de luz con mayor precisión, basándose en qué células están "hablando" y no sólo en su volumen general; además de que también puede ahorrar energía.

"Los picos son caros metabólicamente para que los produzca una célula -explica Do-. Debido a que algunas células se silencian mientas otros se activan, este sistema proporciona información a un menor costo energético".