L’ull és com una càmera de fotos. O no?

El funcionament de l’ull sembla força senzill i fàcil d’entendre. Permet l’entrada de la llum, enfoca les imatges amb el cristal·lí, i les projecta a les cèl·lules sensibles de la retina. L’anatomia dels ulls dels animals va inspirar el disseny de les càmeres de fotos. En elles, el sistema òptic emula el cristal·lí humà mentre que la pel·lícula sensible de fa uns anys i el sensor de les actuals càmeres digitals fa les funcions de la retina.

Però les coses no són mai tan senzilles com semblen. Des de fa poc (menys de cinc anys) estem descobrint que la retina, aquesta capa de cèl·lules sensibles de no més de mig mil·límetre de gruix, és una immensa caixa de sorpreses. Sabem que conté dos tipus de cèl·lules sensibles a la llum: els bastons, que només detecten claror o foscor i que no distingeixen colors, i els cons, que són sensibles al vermell, verd o blau segons el seu tipus. Tenim, a cada ull, uns 120 milions de bastons i uns 7 milions de cons, aquests darrers més concentrats a la zona foveal, que és la que usem quan volem fixar la vista i veure detalls. Però, sota els cons i bastons tenim, en capes, les cèl·lules bipolars horitzontals, les cèl·lules amacrines i finalment les ganglionars com mostra la imatge de dalt (que he tret d’aquesta pàgina web). Tenim prop d’un milió d’aquestes cèl·lules ganglionars. Ara sabem que al voltant del 80% d’aquestes cèl·lules són de tipus parvo, mentre que el 20% restant creen camins magnocel·lulars. Les parvo processen la informació de més qualitat visual que es forma a la fòvea i tenen una latència (persistència temporal) més gran, mentre que les magno processen sobretot canvis a l’entorn visual, amb molta rapidesa i poca precissió. Tots dos tipus de cèl·lules ganglionars són ja l’inici del nervi òptic i envien informació al cervell. Les cèl·lules magno són detectores: avisen de possibles perills i moviments, de manera que que l’ull, de manera automàtica i instintiva, gira per projectar allò que hem detectat a la zona foveal de la retina per entendre bé el que passa. Però a més, les cèl·lules bipolars, amacrines i ganglionars processen la informació visual de manera molt sofisticada. Podriem dir que la retina digereix la informació visual tot enviant-la de manera molt simplificada al cervell. Des de fa pocs anys, sabem que la retina és un veritable ordinador biològic que aplica algorismes de processament d’imatges a la informació visual que arriba a la retina. L’ull no és com una càmera de fotos. Ara sabem que és càmera i ordinador.

Tot va començar quan es van fabricar els primers implants retinals. Com que tothom pensava que l’ull enviava imatges al cervell, es va començar a provar amb pròtesis retinals semblants als sensors de les càmeres digitals. No van funcionar. El cervell necessita imatges digerides i processades, i li estàvem enviant imatges en cru que eren totalment incomprensibles. Vam haver d’esperar uns quants anys fins entendre el que passava.

L’any 2012, Sheila Nirenberg i Chethan Pandarinath van aconseguir-ho. Van fer una pròtesi retinal que consta de dues parts: un codificador i un transductor. Les actuals pròtesis, basades en els seus descobriments, són ja exitoses a la quarta part dels pacients, i encara ens falta molt per entendre i millorar. El codificador de Nirenberg i Pandarinath inclou un algorisme informàtic que converteix les imatges captades per una càmera digital externa (o bé per un sensor com el de les càmeres, implantat a la retina) en el codi que sabem que utilitzen les cel·les ganglionars de sortida cap al nervi òptic. El transductor, a continuació, acciona adequadament les cèl·lules ganglionars. El truc per a la construcció de l’algorisme codificador va ser treballar amb ratolins i modelar el seu comportament a partir d’analitzar les imatges d’entrada (en moviment) i els codis ganglionars resultants en una gran quantitat de situacions i escenes diferents, des de paisatges a cares i des de escenes estàtiques a gent caminant o corrent. Hem entès el model de processament de la retina humana a partir de l’estudi del comportament de la retina dels ratolins.

Ho explica molt bé en Jose Alain Sahel en aquest vídeo (en francès). La retina processa el que veiem tenint en compte el que hi ha just al costat i el que acabem de veure en instants anteriors. El processat biològic de la retina té en compte l’espai i el temps, de manera que els colors que percebem són relatius als del seu costat i que els objectes que no es mouen ens passen desapercebuts. Un cercle taronja no el veiem igual si és damunt d’un fons blau o d’una paret groga, i no ens adonem que tenim una abella al costat si no es mou (de fet, això ho resolem parcialment amb els moviments de nistagme). Perquè la retina no és ni una càmera digital ni una càmera de vídeo. Sap processar simultàniament l’espai i el temps i acaba enviant només unes 20 senyals diferents al cervell. De fet, ara que sabem que l’ull és molt més que una càmera de fotos, Es comença a parlar de càmeres de foto i vídeo que emulen els nostres ulls. Hi ha càmeres biomimètiques que aconsegueixen una màxima qualitat compressió d’entre 20 i 400 vegades i que es basen en una xarxa de píxels autònoms que només envien informació visual quan hi ha canvis.

Per cert, l’Eulàlia Fanar explica un costum esquimal per superar la ràbia i el rancor: es tracta de caminar en línia recta fins que tregui la ràbia. El punt on l’emoció s’ha aconseguit dominar i expulsar es marca amb un pal, com a senyal de victòria i també per comprovar la longitud de l’emoció enquistada.

Comenta

*

(*) Camps obligatoris

L'enviament de comentaris implica l'acceptació de les normes d'ús