Las células del ojo 'multiplican' el impacto de los objetos en movimiento

Nuestros ojos envían constantemente bits de información sobre el mundo que nos rodea a nuestro cerebro, donde la información se ensambla en objetos que reconocemos. En el camino, una serie de neuronas del ojo utiliza señales eléctricas y químicas para transmitir la información.

En un estudio con ratones, científicos de los Institutos Nacionales de Salud estadounidenses han mostrado cómo hace esto un tipo de neurona para distinguir los objetos en movimiento. El estudio sugiere que el receptor NMDA, una proteína normalmente asociada con el aprendizaje y la memoria, puede ayudar a las neuronas del ojo y el cerebro a retransmitir esa información.

"El ojo es una ventana al mundo exterior y al funcionamiento interno del cerebro", dice Jeffrey S. Diamond, científico del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (Ninds), y autor principal del estudio publicado en la revista Neuron. "Nuestros resultados muestran cómo las neuronas del ojo y el cerebro pueden utilizar los receptores NMDA para ayudar a detectar el movimiento en un mundo visual complejo", explica, en la nota de prensa de los Institutos.

La visión comienza cuando la luz entra en el ojo y llega a la retina, que recubre la parte posterior del globo ocular. Las neuronas de la retina convierten la luz en señales nerviosas que son enviadas al cerebro. Usando retinas aisladas de ratones, Alon Poleg-Polsky, estudiante postdoctoral en el laboratorio de Diamond, estudió las neuronas llamadas células ganglionares de la retina direccionalmente selectivas (DSGCs), que son conocidas por disparar y enviar señales al cerebro en respuesta a objetos que se mueven en direcciones específicas respecto al ojo.

Los registros eléctricos mostraron que algunas de estas células disparaban cuando una barra de luz pasaba a lo largo de la retina de izquierda a derecha, mientras que otras respondían a la luz cruzando en la dirección opuesta. Estudios previos habían sugerido que estas respuestas únicas son controladas por señales entrantes enviadas desde las células vecinas en los puntos de comunicación química llamados sinapsis. En este estudio, Poleg-Polsky descubrió que la actividad de los receptores NMDA en un conjunto de sinapsis puede decidir si las DSGCs envían al cerebro información sensible a la dirección.

Receptores

Los receptores de NMDA son proteínas que generan señales eléctricas en respuesta a los neuroquímicos glutamato y glicina. Cuando se activan, permiten que los iones -cargados eléctricamente- fluyan dentro y fuera de las células, como el agua a través de un canal abierto.

A principios de la década de 1980, estudios en Francia y en los NIH mostraron que el magnesio bloquea el flujo hasta que la neurona se activa fuertemente y su estado eléctrico se eleva por encima de un cierto voltaje. Se piensa que esta regulación es crucial para ciertos tipos de aprendizaje y la memoria, y para la amplificación de las señales en las neuronas.

Otros experimentos de Poleg-Polsky examinaron cómo el control de magnesio de los receptores NMDA puede regular el disparo de las DSGCs. Para imitar las condiciones realistas, Poleg-Polsky pasó barras de luz a través de las retinas mientras las exponía a diversas luces del fondo.

Los resultados sugieren que el bloqueo variable de magnesio garantiza que las células envíen constantemente información al cerebro en respuesta a las barras de luz a pesar de la corriente de entrada de distracciones de las señales generadas por las luces de fondo. Los receptores NMDA lo hacían amplificando las respuestas de las células a las barras en un proceso llamado escalado multiplicativo.

"Las células del ojo pueden multiplicarse", dice Poleg-Polsky. "El proceso puede ayudar a estas células a determinar si un tigre se pasea, o se acerca rápidamente, ya que está buscando la cena."

Las neuronas del ojo y el cerebro reciben un flujo constante de información. Los resultados de este estudio apoyan un creciente cuerpo de evidencia que sugiere que los receptores NMDA juegan en papel crítico en cómo transmiten información las neuronas.

"Nuestros resultados sugieren que los receptores NMDA ayudan a las neuronas a distinguir la información relevante del ruido de fondo irrelevante", dice Diamond. "En el futuro tenemos la intención de examinar si este proceso contribuye a otros aspectos de la visión."

Referencia bibliográfica:

Alon Poleg-Polsky y Jeffrey S. Diamond: NMDA receptors multiplicatively scale visual signals and enhance direction motion discrimination in retinal ganglion cells. Neuron (2016). DOI: 10.1016/j.neuron.2016.02.013.