11 de enero de 2001
El estudio del movimiento ocular nos muestra cómo el cerebro planea el movimiento
Los investigadores están comenzando a entender cómo el
cerebro es capaz de retener una imagen en movimiento en la retina,
produciendo imágenes uniformes y relativamente estables del
objeto en movimiento. Investigadores del Instituto Médico Howard
Hughes (HHMI) han descubierto que una región del cerebro que se
pensaba servía para controlar el movimiento del ojo, en
realidad, está involucrada en el planeamiento a alto nivel del
movimiento.
Sus resultados ofrecen una nueva comprensión sobre
cómo la zona de la corteza motora del cerebro ajusta el
movimiento del ojo para seguir a los objetos, dicen los investigadores.
Y su metodología experimental-que involucra la medición y
alteración, vía estímulos eléctricos, de
los movimientos minúsculos del ojo por los cuales monos rhesus
siguen un punto de luz-proporciona un método preciso y
cuantitativo para estudiar el mecanismo básico por el cual el
cerebro planea el movimiento muscular.
“El control del aumento se usa todos los días. Por ejemplo, cuando uno va a tomar una ducha, pasa la mano por debajo del agua para determinar la temperatura y así uno ajusta los controles moviéndolos de un lado a otro hasta alcanzar el punto exacto. Sin un sistema de control del aumento, uno haría los mismos ajustes de un lado a otro, oscilando de caliente a frío. Nunca se alcanzaría el 'punto exacto'”.
Stephen G. Lisberger
El investigador del HHMI, Stephen G. Lisberger
y el colega Masaki Tanaka, ambos en la Universidad de California, en
San Francisco, publicaron los resultados de los estudios del movimiento
ocular en un artículo publicado en el número del 11 de
enero de 2001, de la revista Nature.
Sus experimentos fueron diseñados para averiguar si el
área frontal de persecución (AFP) de la corteza motora
está involucrada en el "control del aumento" de los
minúsculos movimientos del ojo que los animales utilizan para
fijar su mirada en los objetos en movimiento.
"El control del aumento-que consiste en modificar la amplitud de la
respuesta a un estímulo dado-es fundamentalmente importante para
todo control de movimiento", dijo Lisberger. "Es parte del sistema de
retroalimentación del cerebro que las personas usan todos los
días. Por ejemplo, cuando uno va a tomar una ducha, pasa la mano
por debajo del agua para determinar la temperatura y así uno
ajusta los controles moviéndolos de un lado a otro hasta
alcanzar el punto exacto. Sin un sistema de control del aumento, uno
haría los mismos ajustes de un lado a otro, oscilando de
caliente a frío. Nunca se alcanzaría el 'punto
exacto'".
Incluso el caminar sería imposible sin el control del
aumento, dijo Lisberger, porque los músculos reaccionan
normalmente al estiramiento contrayéndose. El cerebro compensa
esta tendencia natural ajustando el control del aumento de la
contracción del músculo para permitir que las piernas den
pasos sin activar una contracción refleja.
"En el movimiento suave de persecución del ojo, la meta del
sistema visual es conseguir que el ojo se mueva a la velocidad de su
objetivo", dijo Lisberger. "Y el ojo logra esto detectando cuán
rápidamente se está moviendo su objetivo a través
de la retina e intentando corregir su velocidad de seguimiento de forma
tal que el ojo, eventualmente, se mueve a la misma velocidad que el
objetivo".
En los experimentos tendientes a estudiar cómo encaja el
control del aumento en este sistema suave de persecución,
Lisberger y Tanaka entrenaron a monos rhesus para que fijen su mirada
en un punto de luz, ya sea estacionario o móvil, a cambio de un
jugo como recompensa. Una característica del control del aumento
en este ensayo, dijo Lisberger, es que una perturbación breve en
un punto estacionario durante la fijación del ojo causa
pequeños movimientos oculares, mientras que la misma
perturbación en un punto móvil cuando el ojo está
siguiendo activamente el punto, causa grandes movimientos del ojo.
Lisberger y Tanaka intentaron establecer las regiones del cerebro
que son responsables del control del aumento, para lo que usaron
electrodos delgados como cabellos para estimular diversas regiones del
cerebro de los monos, en un intento de alterar el control del aumento
normal a medida que los animales fijaban la mirada en el objetivo.
Supieron que el AFP estaba involucrada en el control del aumento
cuando descubrieron que estimulando el AFP cuando la mirada de los
monos estaba fija en un punto inmóvil producía grandes
movimientos oculares, que son característicos cuando el ojo se
ajusta a un blanco móvil que está siendo perturbando.
"Los neurobiólogos han pensado tradicionalmente que la
corteza frontal está involucrada en el planeamiento y en la toma
de decisiones, pero el área frontal de persecución-que es
parte corteza motora primaria más primitiva-también es el
sitio en el que se representa el movimiento que se realizará",
dijo Lisberger. "Este descubrimiento cambia la forma en la que pensamos
sobre el área frontal de persecución, quitándole
el reino del control del movimiento y dándole el reino del
planeamiento motor". Más ampliamente, dijo Lisberger, la
metodología experimental que él y Tanaka usaron abre el
camino a nuevos estudios para comprender la estrategia básica
mediante la cual el cerebro planea el movimiento.
"Con esta metodología, el área frontal de
persecución puede convertirse en un área modelo para
estudiar el planeamiento motor", dijo Lisberger. "Ahora tenemos una
forma de controlar el plan que hace el sistema, usando estimulaciones
eléctricas para ajustar el aumento. Y el movimiento del ojo es
una medida que se puede cuantificar y reproducir con exactitud". La
utilización de tal método cuantificable del
fenómeno permitirá la comprensión exacta de los
procesos nerviosos que ahora sólo se definen generalmente,
acentuó.
"Una cosa es utilizar términos descriptivos generales como
'planeamiento', 'percepción' o 'atención'", dijo
Lisberger. "Pero el verdadero desafío científico es
definir esos términos de forma rigurosa y cuantitativa. Los
estudios del movimiento ocular proporcionan una forma de lograr esa
definición".
Según Lisberger, la meta última de su
investigación es entender cómo el cerebro completa una
única acción, desde la percepción de los eventos
externos del mundo hasta la programación de las contracciones
musculares precisas.
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