28 septiembre 2011

Los circuitos visuales del cerebro corrigen los errores al vuelo

Las neuronas visuales del cerebro continuamente predicen lo que verán y corrigen los errores a medida que toman información del exterior, según una investigación hecha en la Universidad Duke. Este nuevo modelo de conocimiento visual cambiará el modo que se tiene hasta ahora de estudiar el cerebro.

El nuevo modelo es llamado codificación predictiva. Es más complejo y agrega una dimensión extra al usual modelo de visión. El modelo que prevalece es el que postula que las neuronas procesan la información que llega a la retina, a través de la serie de capas que forman la retina. En este sistema, las neuronas más bajas primero detectan las características de un objeto, tales como líneas verticales u horizontales. Las neuronas mandan esa información al siguiente nivel de las células cerebrales que identifican otras características específicas y mandan la imagen emergente a la siguiente capa de neuronas, que agregan detalles adicionales. La imagen se desplaza hacia arriba en la escala de neuronas hasta que está completamente formada.

Pero los nuevos datos de imágenes del cerebro del estudio dirigido por el investigador Tobias Egner muestra evidencia de que la imagen estándar de la visión, llamada detección de rasgos, es incompleta. Los datos publicados en la Revista de Neurociencia muestran que el cerebro predice lo que verá y edita esas predicciones en un mecanismo de arriba hacia abajo, dijo Egner, que es profesor de psicología y neurociencia.

En este sistema , las neuronas de cada nivel forman y mandan predicciones sensibles al contexto acerca de lo que la imagen podría ser, al siguiente nivel neuronal más bajo. Las predicciones son comparadas con los datos de entrada. Cualquier desajuste o error de predicción, entre lo que las neuronas esperan ver y lo que observan son enviados a capas de neuronas que ajustan su percepción a una imagen a fin de eliminar el error en la predicción.

Finalmente, una vez que todos los errores de predicción son eliminados, "la corteza visual ha asignado su mejor interpretación estimada de lo que es el objeto, y una persona realmente ve le objeto," dijo Egner. Esto pasa inconscientemente en cosa de milisegundos.

Este estudio brinda una visión muy diferente de cómo trabaja el sistema visual: en lugar de neuronas disparando información sobre una característica particular, se encuentran neuronas disparando información sobre la desviación de lo que esperan ver, explicó Scott Murray, de la Universidad de Washington, quien no participó en la investigación.

Egner dice que los teóricos han estado desarrollando el modelo de codificación predictiva por 30 años, pero ningún estudio previo ha sido probado directamente contra el modelo de detección de rasgos.

Referencia:

Foto de Paloetic

21 septiembre 2011

Ojos fosilizados revelan la aguda visión de un depredador

En un artículo escrito por Stephanie Pappas en LiveScience|msnbc.com se relata que fue descubierto un animal con forma de camarón de 515 millones de años de edad con ojos compuestos.

Un nuevo descubrimiento de fósiles revela que los animales antiguos veían el mundo a través de ojos compuestos de múltiples caras. Los antiguos ojos, que datan de hace más de 500 millones de años, probablmente pertenecían a un depredador parecido, tal vez, a un camarón gigante.

Como una mosca moderna, la antigua criatura contaba con ojos compuestos de miles de lentes separados para ver el mundo. Cada lente brinda un pixel de visión. Mientras más lentes, mejor se puede ver. El misterioso camarón antiguo veía mejor que cualquier otro animal descubierto hasta ahora: sus ojos contenían 3000 lentes.

Los ojos fosilizados fueron encontrados por investigadores australianos en la Isla Kangaroo, al sur de Australia. Tienen 515 millones de años de edad, lo que significa que el animal vivió justo después del inicio del Cámbrico, una súbita aparición de vida y diversidad que empezó hace 540 millones de años.

"Los nuevos fósiles revelan que algunos de los nuevos artrópodos ya tenían sistemas visuales similares a aquellos de las formas vivientes, subrayando la velocidad y la magnitud de la innovación evolutiva que se produjo durante la explosión del Cámbrico", escribieron los autores en el artículo de Nature.

Debido a que los ojos se encontraron aislados, los investigadores no pueden decir con certeza de qué tipo de animal era. Sin embargo, los fósiles fueron encontrados en la misma roca como un conjunto de antiguos animales marinos.

Otros animales de este período tienen una visión de apenas 100 pixeles, según reportan los investigadores en la revista Natura. Con 3000 pixeles, los recién descubiertos animales antiguos habrían visto tres veces mejor que los modernos cangrejos herradura. Pero esta visión es poca en comparación con la moderna libélula, que tiene 28000 lentes en cada ojo.

Referencia:

cangrejo: Foto de Chosovi
libélula: Foto de El bichologo errante

14 septiembre 2011

Historia de los Ojos (III de III)

El padre jesuita Scheiner mostró la imagen invertida de la retina mediante un experimento en el que se hizo un agujerito en el polo posterior de un ojo animal.
Scheiner también fue responsable de la medida de los índices de refracción de los componentes del ojo; midió el radio de curvatura de la córnea simplemente poniendo esferas de vidrio de curvaturas conocidas junto a la córnea hasta encontrar cuál esfera daba por resultado una imagen de igual tamaño a la imagen de una ventana reflejada en la córnea.
Pero aparte de las medidas físicas exactas que se tomaron, el concebir el ojo como un instrumento óptico desencadenó el problema de la acomodación. Obviamente si el ojo podía registrar impresiones de objetos tanto lejanos como cercanos, éste era un aparato óptico dinámico y no estático. La acomodación fue entonces reconocida como una propiedad del ojo saludable, y el problema de la acomodación formulado por Kepler mantendría a los fisiólogos perplejos por más de dos siglos.
Kepler mismo sostuvo que la acomodación se veía afectada por los procesos ciliares o por un cambio en la forma del ojo, el diámetro antero posterior se volvía más corto y el diámetro horizontal más ancho, acercando la retina al cristalino, o alternativamente, el cristalino se movía de su posición.
Otras posibilidades aparecieron con la llegada de nuevos observadores. Descartes sostenía que adicionalmente al cambio en la longitud del ojo, que él consideraba era debido a la acción de los músculos extraoculares, había también cambios en la forma del cristalino, inducido por los procesos ciliares.
Otros buscaron explicar la acomodación en base a la observación de Scheiner de que la pupila se contrae durante la acomodación; mientras algunos estudiosos sostenían que los responsables eran los cambios en la curvatura de la córnea.
Por otro lado Thomas Young consideraba el cristalino una estructura muscular y mediante una laboriosa investigación no pudo demostrar la existencia de fibras nerviosas en él. A pesar de todo resolvió el problema de la acomodación mediante experimentos con sus propios ojos.

Referencia:

07 septiembre 2011

Conjuntivitis papilar gigante

En 1960 se inventó en Checoslovaquia el lente de contacto blando fabricado con hidroxietil metacrilato (HEMA). Se empezó a usar en Estados Unidos en 1966 y rápidamente se extendió su uso debido a la comodidad que brindaba a sus usuarios en comparación con los lentes duros.
Los lentes de contacto blandos tienen aplicaciones terapéuticas únicas. Por ejemplo, se usan como vendaje para los defectos del epitelio corneal de curación lenta; como una pared protectora contra la irritación producida por pestañas invertidas, y para aliviar el roce doloroso de los párpados sobre una córnea sensible. También se pueden usar junto con lágrimas artificiales para tratar la xeroftalmia. Como son capaces de absorber algunos medicamentos y liberarlos lentamente pueden ser aplicados con mayor éxito que las gotas oftálmicas convencionales. Si el lente de contacto es muy delgado se puede usar para medir la presión intraocular con el tonómetro de aplanación.
Por ser muy cómodos y tener un período de adaptación muy corto, muchos usuarios tienden a dejarse los lentes de contacto demasiado tiempo puestos. Pero el material de que están fabricados no transmite todos los líquidos nutritivos y el oxígeno que la córnea necesita. Debido a la composición química del HEMA las bacterias tienden a adherirse más firmemente a la superficie de los lentes blandos.
Una condición muy molesta que se ve con mayor frecuencia en los usuarios de lentes de contacto blandos es la conjuntivitis de células papilares gigantes. Si no se limpian perfectamente las secreciones oculares de los lentes de contacto todas las noches éstas tienden a acumularse ocasionando reacciones alérgicas en la superficie interior del párpado superior. La conjuntiva palpebral del párpado superior se inflama y desarrolla grandes pápulas llenas de linfocitos.
Puede desarrollarse conjuntivitis papilar gigante con signos y síntomas que semejan a los de la conjuntivitis primaveral en personas que usan ojos artificiales o lentes de contacto de plástico.
El uso de vidrio en lugar de plástico en las prótesis y anteojos en lugar de lentes de contacto es curativo. Si el objetivo es mantener el uso de lentes de contacto el primer paso en el tratamiento es reemplazar los lentes por unos nuevos y se requerirá de terapéutica adicional, poniendo especial atención al cuidado de los lentes de contacto, lo que incluye usar soluciones sin conservadores o cambiar la marca o material de los lentes de contacto.
Referencia: