Humanos e lampreas: un estudo vigués demostra que facemos os mesmos movementos de ollos 

A investigación liderada por Juan Pérez, da UVigo, certifica que os movementos oculares básicos apareceron moi cedo na evolución

Juan Pérez, autor da investigación xunto con tres científicos do Karolinska Institutet.

O sistema nervioso das lampreas e o dos seres humanos non son tan diferentes como pode semellar. De feito, o cerebro deste vertebrado, o máis antigo do mundo, está sendo empregado como base para varios estudos para comprender os mecanismos que xeran os movementos dos ollos en humanos. Os resultados dun destes estudos, desenvolvido por un equipo internacional liderado por Juan Pérez-Fernández, investigador Ramón y Cajal no Cinbio, en colaboración con Tobias Wibble, Tony Pansell e Sten Grillner, do  Karolinska Institutet, acaban de ser publicado pola revista Nature Communications. A súa investigación demostra que a lamprea presenta os mesmos movementos de ollos básicos que o resto de vertebrados, incluídos os seres humanos.

Para xerar estes movementos básicos, explica o científico da Universidade de Vigo, “participan circuítos neuronais primordiais sen que sexan necesarias áreas do encéfalo que se consideraban esenciais para esta tarefa, como o cerebelo ou a cortiza visual”. Este achado demostra, como avanza o científico, que “os movementos oculares básicos apareceron moi cedo na evolución de vertebrados e os circuítos que os controlan teñen un alto grao de conservación”. 

Neste sentido, Pérez destaca non só o interese deste estudo dende o a perspectiva evolutiva, senón que “estes resultados amosan que para comprender os mecanismos que xeran os movementos dos ollos en humanos así como as patoloxías asociadas a estes, sería preciso enfocarse nas mesmas áreas cerebrais que controlan estes movementos en lampreas”. 

Un sistema nervioso máis sinxelo pero semellante

O investigador do Cinbio explica que aínda que mover os ollos semella unha tarefa sinxela, “presentamos unha gran variedade de movementos oculares e o encéfalo amosa unha enorme complexidade, sendo moitos os circuítos neuronais que contribúen. Isto fai moi complicado illar os seu funcionamento”. A lamprea, pola súa banda, presenta un sistema nervioso “moito mais sinxelo pero, ao mesmo tempo, ten áreas cerebrais esenciais presentes en todos os vertebrados así como movementos oculares básicos que tamén temos os humanos, como amosamos neste estudo”. Isto, recalca Pérez, fai que se poida analizar como se producen estes movementos nun sistema moito mais sinxelo ao mesmo tempo que os mecanismos atopados son potencialmente aplicables a humanos.

“As lampreas fan dun xeito moi similar aos humanos os movementos xerados mediante información visual”

JUAN PÉREZ, investigador

Unha das razóns polas que os humanos moven os ollos é para dirixir a mirada a partes de interese da escena visual. Non obstante, como destaca o investigador, “este tipo de movementos non sería posible sen os chamados movementos estabilizadores: para non vermos borroso é preciso que a imaxe que estamos mirando permaneza quieta diante dos ollos uns poucos milisegundos. Se os ollos se moveran xunto coa cabeza, veríamos todo borroso e polo tanto hai unha serie de movementos oculares que manteñen os ollos fixados na escena visual cando nos movemos”.

No estudo, o que demostra este equipo internacional é que “as lampreas teñen estes movementos e que están xerados mediante información visual e vestibular dun xeito moi similar a humanos. Isto (e datos noutros vertebrados) indica que estes movementos están producidos en lampreas e humanos polas mesmas áreas cerebrais, que non inclúen o cerebelo ou a cortiza visual”. 

Para os investigadores, isto implica que os estudos enfocados nestes movementos en humanos así como nas diferentes patoloxías asociadas, como por exemplo a vertixe, deberíanse enfocar nestas áreas, “dado o alto grado de conservación deste sistema” e, deste xeito, “axudamos a reducir a complexidade de analizar estes mecanismos en humanos”. Con todo, o científico do Cinbio destaca que isto “non significa que se poidan extrapolar directamente os nosos achados a humanos, pero dá pistas moi importantes para abrir novas vías para corroborar estes mecanismos”. 

Plataforma experimental

Unha vantaxe da lamprea (aparte de ser un modelo máis sinxelo para analizar circuítos neuronais) é que permite realizar preparacións experimentais que non son posibles noutros modelos. Neste caso, os científicos foron quen de illar o encéfalo xunto cos ollos e o sistema vestibular e mantelo ex vivo, é dicir, de mantelos funcionais somerxidos en líquido cefalorraquídeo artificial durante varias horas. 

Para realizar os experimentos construíron unha plataforma experimental que permite mover a preparación para estimular o sistema vestibular en coordinación coa presentación de estímulos visuais mediante pantallas (a modo de realidade virtual simplificada) ao mesmo tempo que miden os movementos dos ollos e/ou a actividade neuronal no encéfalo, unha aproximación experimental única que non é posible noutros modelos experimentais.

“A súa construción foi un desafío para nós”, recoñece, “xa que supuxo a aprendizaxe de conceptos de programación e mecánica bastante lonxe da nosa área de experiencia, pero adquirimos estes conceptos necesarios de xeito autodidacta empregando diferentes plataformas de internet de afeccionados á robótica”. A plataforma rotaba nun só eixo, pero para continuar a súa investigación, o equipo púxose en contacto con Abraham Segade, do Departamento de Enxeñería Mecánica da UVigo, para deseñar un prototipo semellante pero “que se move en múltiple eixos e se despraza en varias direccións, polo que funcionará a xeito de plataforma de realidade virtual para estudiar circuítos neuronais en lamprea”. 

Do Karolinska Intitutet á Universidade de Vigo

Tras sete anos no prestixioso Karolinska Intitutet, Juan Pérez regresou á Universidade de Vigo en 2020, onde cursara os seus estudos de Bioloxía e o seu doutoramento. Na institución sueca realizou o posdoutoramento no grupo de Sten Grillner, coautor neste estudo, ata que en 2019 acada unha Starting Grant do Vetenskapsrådet que lle permite poñer en marcha o seu propio grupo de investigación. Ao obter unha axuda Ramón y Cajal apostou por regresar á que fora a súa casa para desenvolver unha liña de investigación centrada na evolución dos circuítos neuronais. O seu grupo de investigación é beneficiario dun proxecto do ministerio cun orzamento de 193.600 euros, que inclúe financiación a maiores para un contrato predoutoral. Como explica o científico, este proxecto ten unha duración de catro anos, ata agosto de 2025 e, maiores acadou tamén financiamento da Xunta de 115.000 euros para outro proxecto. 

O futuro 

Co financiamento dos proxectos asegurados ata 2025, o grupo de investigación de Pérez está a traballar xa no seu seguinte obxectivo: analizar os mecanismos polos que o encéfalo interpreta a información visual e vestibular para producir movementos oculares estabilizadores e dirixidos a obxectivos, é dicir, entender como os diferentes circuítos procesan a información sensorial que reciben e interactúan entre eles para producir o movemento axeitado dos ollos.


Esta reportaxe foi publicada no DUVI.

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
POLÍTICA DE COMENTARIOS:

GCiencia non publicará comentarios ofensivos, que non sexan respectuosos ou que conteñan expresións discriminatorias, difamatorias ou contrarias á lexislación vixente.

GCiencia no publicará comentarios ofensivos, que no sean respetuosos o que contentan expresiones discriminatorias, difamatorias o contrarias a la ley existente.

Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.