Detectors de moviments

Quan es parla de la visió s’acostuma a dividir el mecanisme en dues parts ben diferenciades. D’una banda hi ha els ulls, que són els encarregats de captar les imatges, i de l’altra hi ha el cervell, encarregat de processar la informació obtinguda i crear la imatge mental en la nostra ment. Moltes vegades es compara els ulls amb les càmeres fotogràfiques. És raonable ja que els principis físics en que es fonamenta l’enfoc i el comportament dels raigs de llum són universals.

Però el cas és que la divisió de tasques entre l’ull l i el cervell no és tan absoluta com sembla. Una bona part del processat de la informació ja es fa a la mateixa retina. Per exemple, des dels anys 60 sabem que la retina discrimina imatges estàtiques i imatges en moviment. Hi ha neurones que només envien senyals al cervell si allò que miren es mou. Encara més, hi ha diferents neurones especialitzades en enviar senyals al cervell només si el que mirem es mou en determinada direcció.

El problema era que sabíem que la retina feia aquestes coses, però no sabíem com s’ho feia per saber si una imatge es mou o no. Per exemple, podíem imaginar que una cèl·lula de la retina que detectés un canvi en la llum només enviés el senyal al cervell si sabés, d’alguna manera que ignorem, que just abans la cèl·lula del costat també ha detectat un canvi similar. Podria ser, però tot era especulatiu, fins ara.

I, com sempre, la natura fa les coses una mica més complicades.

A la retina hi ha diferents capes de neurones, connectades entre sí en un entramat molt complex que tot just ara estem cartografiant amb detall. Per detectar si hi ha moviment en determinada direcció, el que hi ha són grups de neurones situades físicament en aquella direcció i connectades a unes altres neurones d’una capa posterior. Sembla que el paquet bàsic de neurones implicades en detectar moviment consta de tres cèl·lules. Dues d’aquestes neurones, anomenades bipolars, s’uneixen als receptors de llum de la retina i s’activen quan aquests receptors detecten canvis en la lluminositat. La tercera neurona, anomenada “cèl·lula amacrina”, rep senyals d’aquestes dues i és la que enviarà senyals al cervell.

La gràcia està en com es connecten aquestes tres. La primera neurona es connecta amb la cèl·lula amacrina per l’extrem més proper i envia els seus senyals lentament. L’altra neurona es connecta amb la cèl·lula amacrina per l’extrem llunyà, però envia els senyals molt de pressa. Si un estímul passa per la retina en la direcció correcta, primer activarà la primera neurona, que enviarà un senyal lentament. Un instant després, quan l’estímul lluminós arribi als receptors units a la segona neurona, aquesta s’activarà i enviarà un senyal més ràpid.

La cèl·lula amacrina rebrà dos senyals provinents de les dues neurones, però només s’activarà si els dos senyals li arriben simultàniament. Si l’estímul visual està en moviment, les dues neurones de partida s’activaran en moments diferents, però les trajectòries i la velocitat dels estímuls faran que els seus senyals arribin simultàniament a la cèl·lula amacrina. Només quan això passi, la cèl·lula s’activarà i enviarà un senyal al cervell que voldrà dir “s’ha detectat moviment en aquesta direcció”.

De manera que la feina està més repartida del que sembla. Els nostres ulls no es limiten a captar imatges sinó que ja envien la informació al cervell força processada. En certa manera actuen com petits cervells que comencen a transformar estímuls de llum en informació per recrear el mon en la nostra ment. I ho fan a partir de coses tan senzilles com posar una neurona una mica més lluny de l’altra i modificar lleugerament els seus temps de resposta.

Com acostuma a passar en biologia, la complexitat més extraordinària emergeix a partir d’uns pocs components i de algunes regles molt senzilles.

5 comentaris

  • Daniel

    22/09/2014 9:28

    Si es que els del cern no han inventat res de nou! :-D

  • Joan Codina

    19/09/2014 11:50

    Llavors més que una càmera els ulls són com un detector de l’LHC!! Genial :D

  • Daniel Closa

    19/09/2014 8:44

    F.Xavier: Ha ha. No seré jo qui renegui d’un index K ben alt :-D

    Carquinyol: Exactament.

  • Carquinyol

    19/09/2014 8:23

    O sigui, que a l’igual que passa amb els ordinadors el cos té ‘co-processadors’ que s’encarreguen de ‘calcular’ coses pel seu compte de forma paral·lela al cervell per a facilitar-li la feina i enviar-li ‘dades’ més ‘tractades’ ?

  • F. Xavier Gil

    19/09/2014 7:57

    Hola!
    Aquest d’avui l’he trobat tan interessant i sorprenent que l’he compartit… ara que hi penso, potser això augmentarà el teu K-índex…. ;-)