Un equipo dirigido por la NTU de Singapur ha captado, por primera vez, una pequeña contracción mecánica en las células de visión nocturna del ojo al detectar la luz. Este avance podría allanar el camino para la detección temprana y no invasiva de enfermedades que causan ceguera.
Un equipo dirigido por la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur, ha capturado un pequeño movimiento mecánico en el ojo en el momento exacto en que detecta la luz: un descubrimiento que podría cambiar la forma en que los médicos detectan enfermedades que producen ceguera mucho antes de que se pierda la visión.
Mediante una técnica de imagen avanzada, el grupo internacional registró una rápida contracción de los fotorreceptores de bastón, las llamadas células de visión nocturna, tanto en ojos humanos como de roedores. Estas células nos permiten ver con poca luz y se encuentran entre las primeras en deteriorarse en afecciones como la degeneración macular asociada a la edad y la retinosis pigmentaria.
El investigador principal, Tong Ling, profesor adjunto de Nanyang en la Facultad de Química, Ingeniería Química y Biotecnología de la NTU, describió el movimiento recién observado como una especie de punto de ignición para la vista.
La contracción de las células de visión nocturna del ojo es similar a la chispa que enciende la visión. Sabemos desde hace tiempo que estas células producen señales eléctricas al absorber la luz, pero hasta ahora nadie había reportado la contracción mecánica que acompaña a estas células dentro de los ojos vivos de humanos o roedores, declaró en un comunicado de prensa.
Los fotorreceptores bastones se ubican en la retina, en la parte posterior del ojo, y constituyen la gran mayoría de sus células fotosensibles. Son increíblemente sensibles, capaces de responder a niveles muy bajos de luz, lo que los hace cruciales para la visión nocturna, pero también vulnerables a daños prematuros.
Ling señaló que el trabajo arroja luz sobre un paso básico en el proceso por el cual el ojo convierte la luz en señales que el cerebro puede entender.
Los hallazgos revelan un paso fundamental en el proceso mediante el cual los fotorreceptores de bastón detectan la luz y envían información visual al cerebro. Estas células constituyen aproximadamente el 95 % de todos los fotorreceptores de la retina humana, añadió.
Los hallazgos del equipo fueron presentados por Ling en la Reunión Anual de 2024 de la Asociación para la Investigación en Visión y Oftalmología y publicado en la revista Light: Science & Applications.
Para realizar el descubrimiento, los investigadores emplearon un método de vanguardia llamado optorretinografía (ORG). A diferencia de las pruebas oculares tradicionales, que se basan en registros eléctricos o requieren destellos brillantes y contacto con el ojo, la ORG puede detectar movimientos extremadamente pequeños en las células de la retina sin necesidad de tintes, marcadores ni contacto con el ojo.
Con ORG, los científicos midieron una rápida contracción de células bastón de hasta unos 200 nanómetros (aproximadamente una milésima del grosor de un cabello humano) en unos 10 milisegundos tras la incidencia de la luz en la retina. Esto es más rápido que un simple aleteo de un colibrí.
Al combinar estas mediciones con modelos biofísicos, el equipo vinculó el movimiento con la activación de la rodopsina, la molécula fotosensible presente en el interior de los bastones. Cuando la rodopsina absorbe la luz, desencadena una cascada de eventos que finalmente produce las señales eléctricas que se envían a través del nervio óptico hasta el cerebro. La contracción mecánica recién observada parece ser una de las primeras señales físicas del inicio de dicho proceso.
El coautor correspondiente, Ramkumar Sabesan, profesor asistente de investigación en el Departamento de Oftalmología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington, enfatizó cuán poderoso podría ser observar los bastones en acción en tiempo real.
Esta es la primera vez que hemos podido observar este fenómeno en los bastones de un ojo vivo. La disfunción de los bastones es uno de los primeros signos de muchas enfermedades de la retina, como la DMAE y la retinosis pigmentaria. Poder monitorizar directamente la respuesta de los bastones a la luz nos proporciona una herramienta poderosa para la detección de enfermedades y el seguimiento de las respuestas al tratamiento de forma más temprana y con mayor sensibilidad que cualquier instrumento de diagnóstico convencional, afirmó en el comunicado de prensa.
Hoy en día, muchas herramientas clínicas para evaluar la función de los bastones son relativamente contundentes. Pueden requerir que los pacientes se sometan a pruebas incómodas o solo detectan el daño cuando este está bastante avanzado. Dado que la ORG es sin contacto y no invasiva, podría facilitar la evaluación de los pacientes con mayor frecuencia y la detección de cambios sutiles en la salud de los bastones antes de que aparezcan los síntomas.
El nuevo trabajo se basa en una técnica anterior del mismo grupo de investigación, publicada en 2024, que midió movimientos más lentos de los bastones en respuesta a estímulos visuales tenues. Juntos, estos enfoques ofrecen una visión más completa del comportamiento de los bastones en diferentes escalas de tiempo y niveles de luz, lo que podría proporcionar a los médicos un conjunto más completo de señales para el seguimiento de enfermedades.
Expertos independientes afirman que esta tecnología podría ser revolucionaria tanto para la ciencia como para la medicina. Jost Jonas, oftalmólogo y científico clínico que preside el Departamento de Oftalmología de la Universidad de Heidelberg (Alemania), calificó el enfoque de novedoso y prometedor.
La optorretinografía, como técnica completamente nueva, es muy interesante y prometedora desde el punto de vista clínico y científico, ya que permite por primera vez la visualización no invasiva de los movimientos de las estructuras celulares en el ojo de una persona viva a escala nanométrica. Esto aplica tanto a los bastones como fotorreceptores, así como a otras células de la retina, afirmó.
Agregó que el método “puede así abrir nuevos caminos para entender mejor las células de la retina en su funcionamiento y en su relación con las células vecinas, y puede además permitir clínicamente un diagnóstico más detallado, y potencialmente más temprano, de enfermedades de la retina, en particular de trastornos que afectan principalmente a los fotorreceptores”, destacando su alcance potencial más allá de las células bastón únicamente.
El proyecto reunió a ingenieros biomédicos, físicos y científicos clínicos de múltiples instituciones, incluidos equipos del Instituto de Investigación Ocular de Singapur y la Facultad de Medicina de Duke-NUS, quienes aportaron su experiencia en imágenes de retina y modelos de roedores.
De cara al futuro, los investigadores prevén que el ORG se perfeccionará y adaptará para su uso en clínicas oftalmológicas. Si estudios futuros confirman que cambios sutiles en la contracción de los bastones pueden indicar con fiabilidad enfermedades tempranas, los médicos podrían algún día utilizar una exploración rápida e indolora para detectar trastornos de la retina en una etapa en la que los tratamientos tienen la mayor probabilidad de preservar la visión.
Para los pacientes en riesgo de ceguera, eso podría significar algo simple pero profundo: mantener viva la chispa de la visión durante muchos años más.