Movimientos oculares sutiles optimizan la visión

Nuestra capacidad de ver comienza con las células fotorreceptoras sensibles a la luz que hay en nuestros ojos. Una región específica de la retina, llamada fóvea, es responsable de la visión nítida. En este caso, los fotorreceptores cónicos, sensibles al color, nos permiten detectar hasta los detalles más pequeños. La densidad de estas células varía de una persona a otra. Además, cuando fijamos la mirada en un objeto, nuestros ojos realizan movimientos sutiles y continuos, que también difieren entre individuos. Investigadores del Hospital Universitario de Bonn (UKB) y de la Universidad de Bonn han estudiado la relación entre la agudeza visual y estos minúsculos movimientos oculares y el mosaico de conos. Mediante imágenes de alta resolución y micropsicofísica, demostraron que los movimientos oculares están finamente ajustados para proporcionar un muestreo óptimo por parte de los conos. Los resultados del estudio fueron publicados en la revista eLife.

Los seres humanos, en general, podemos fijar la mirada en un objeto para verlo con claridad gracias a una pequeña región en el centro de la retina. Esta zona, conocida como fóvea (del latín “hoyo”), está formada por un mosaico compacto de células fotorreceptoras cónicas sensibles a la luz. Su densidad alcanza picos de más de 200.000 conos por milímetro cuadrado, en un área unas 200 veces más pequeña que una moneda de veinticinco centavos de dólar. Los diminutos conos foveales toman muestras de la porción del espacio visual visible para el ojo y envían sus señales al cerebro. Esto es análogo a los píxeles del sensor de una cámara, con millones de células fotosensibles repartidas por su superficie.

Sin embargo, existe una diferencia importante: a diferencia de los píxeles del sensor de una cámara, los conos de la fóvea no están distribuidos de manera uniforme. Cada ojo tiene un patrón de densidad único en su fóvea. Además, “a diferencia de una cámara, nuestros ojos están en constante movimiento inconsciente”, explicó el Dr. Wolf Harmening, jefe del Laboratorio AOVision del Departamento de Oftalmología de la UKB y miembro del Área de Investigación Transdisciplinaria (TRA) “Vida y Salud” de la Universidad de Bonn. Esto sucede incluso cuando miramos fijamente un objeto estático. Estos movimientos oculares de fijación transmiten detalles espaciales finos mediante la introducción de señales fotorreceptoras en constante cambio, que deben ser decodificadas por el cerebro. Es bien sabido que uno de los componentes de los movimientos oculares de fijación, denominado deriva, puede variar de una persona a otra y que los movimientos oculares más amplios pueden perjudicar la visión. Sin embargo, hasta ahora no se había investigado cómo se relaciona la deriva con los fotorreceptores de la fóvea y nuestra capacidad para distinguir detalles finos.

Usando imágenes de alta resolución y micropsicofísica

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Esto es precisamente lo que el equipo de investigación de Harmening ha investigado ahora utilizando un oftalmoscopio óptico de barrido de óptica adaptativa (AOSLO), el único de su tipo en Alemania. Dada la precisión excepcional que ofrece este instrumento, los investigadores pudieron examinar la relación directa entre la densidad de conos en la fóvea y los detalles más pequeños que podemos distinguir. Al mismo tiempo, registraron los pequeños movimientos de los ojos. Para ello, midieron la agudeza visual de 16 participantes sanos mientras realizaban una tarea visual exigente. El equipo rastreó la trayectoria del estímulo visual en la retina para determinar posteriormente qué células fotorreceptoras contribuyeron a la visión en cada participante. Los investigadores, incluida la primera autora Jenny Witten del Departamento de Oftalmología de UKB, que también es estudiante de doctorado en la Universidad de Bonn, utilizaron grabaciones de vídeo de AOSLO para analizar cómo se movían los ojos de los participantes durante una tarea de discriminación de letras.

Los movimientos oculares están finamente ajustados a la densidad del cono

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El estudio reveló que los humanos somos capaces de percibir detalles más finos de lo que sugiere la densidad de conos en la fóvea. “De esto, concluimos que la disposición espacial de los conos foveales predice solo parcialmente la agudeza de resolución”, explicó Harmening. Además, los investigadores descubrieron que los pequeños movimientos oculares influyen en la visión nítida: durante la fijación, los movimientos oculares de deriva se alinean con precisión para mover sistemáticamente la retina en sincronía con la estructura de la fóvea. “Los movimientos de deriva llevaron repetidamente estímulos visuales a la región donde la densidad de conos era más alta”, explicó Witten. En general, los resultados mostraron que en solo unos pocos cientos de milisegundos, el comportamiento de deriva se ajustó a las áreas de la retina con mayor densidad de conos, mejorando la visión nítida. La longitud y la dirección de estos movimientos de deriva desempeñaron un papel clave.

Según Harmening y su equipo, estos hallazgos aportan nuevos conocimientos sobre la relación fundamental entre la fisiología ocular y la visión: “Comprender cómo se mueve el ojo de forma óptima para lograr una visión nítida puede ayudarnos a comprender mejor los trastornos oftalmológicos y neuropsicológicos, y a mejorar las soluciones tecnológicas diseñadas para imitar o restaurar la visión humana, como los implantes de retina”.

Importante

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• El paper Sub-cone visual resolution by active, adaptive sampling in the human foveolar fue publicado en eLife. Los autores son: Jenny L. Witten, Veronika Lukyanova, Wolf M. Harmening

• Financiación: Este trabajo fue apoyado por el Programa Emmy Noether de la Fundación Alemana de Investigación (DFG); la Fundación Carl Zeiss (HC-AOSLO); Novartis Pharma GmbH (premio de investigación EYENovative) y el Fondo de Publicaciones de Acceso Abierto de la Universidad de Bonn.

• El artículo Unbewusste Augenbewegungen optimieren das Sehen - Bonner Forschende klären, wie winzige Augenbewegungen und Dichte der Photorezeptoren beim scharfen Sehen helfen, fue publicado en la sección de noticias del sitio web de UKB