Los Estados Unidos aprueban el uso del primer ojo biónico

La FDA, el organismo de salud y servicios humanos de Estados Unidos, ha aprobado hoy de forma oficial el sistema de prótesis de retina Argus II, el primer ojo biónico que se implementará en los tratamientos de pacientes adultos con problemas avanzados en la vista.

El dispositivo, que incluye una pequeña cámara de video, unidad de procesamiento, transmisor en las gafas y una retina artificial, reemplazará la función de las células degeneradas en la membrana del ojo para así poder mejorar la capacidad de los pacientes a la hora de percibir imágenes en movimiento. La unidad de procesamiento transforma las imágenes captadas por la cámara de video en datos electrónicos que se transmiten de forma inalámbrica a la prótesis de la retina.

El principal objetivo de este ojo biónico es solucionar los problemas de los pacientes que sufren retintis pigmentosa, una rara enfermedad genética que daña a las células sensibles a la luz de la retina. En un ojo sano, estas células transforman los rayos de luz en impulsos eléctricos que son enviados directamente al cerebro a través del nervio óptico. La visión de las personas que sufren esta enfermedad se va degenerando lentamente dando lugar a la pérdida gradual de la visión e incluso en muchos casos la ceguera completa.

El sistema Argus II está diseñado para su uso en pacientes a partir de los 25 años de edad que estén dispuestos y capaces de recibir un seguimiento clínico muy estricto. Si bien es verdad que este sistema no restaurará por completo la visión de los pacientes, si que podrá hacer que estos detecten la luz y la oscuridad del ambiente y así ayudarles a identificar la ubicación o movimiento de los objetivos.

Tras realizar un estudio clínico con más de 30 participantes que recibieron el nuevo ojo biónico generando un alto grado de éxito en sus pruebas, la FDA de los Estados Unidos aprobó de forma legal la utilización de este sistema al público tras concretar que los beneficios que aporta superan a los riesgos de la enfermedad.

Además, tres organizaciones del gobierno de los Estados Unidos han querido brindar apoyo a este proyecto con unos fondos totales de subvención de $100 millones de dólares que seguro serán bien aprovechados por estas empresas cuyas investigaciones están destinadas a mejorar la vida de las personas.

Fuente:

Gizmología

¿Cuántas estrellas podemos ver a simple vista?

Una pregunta milenaria, que seguro preocupó a muchas mentes a lo largo de la historia. La primera aproximación es decir que son muchas, y en este sentido queda retratado en Génesis (15 4-5):

El Señor lo llevó fuera, y le dijo: “Ahora mira al cielo y cuenta las estrellas, si te es posible contarlas.” Y añadió: “Así será tu descendencia".

Los astrónomos griegos, mucho más metódicos, obtuvieron una cifra más precisa de las estrellas que podían ver a lo largo del año. Por ejemplo, Hipparco (aprox. 127 a.C.) catalogó 850 estrellas en el cielo nocturno, mientras que Ptolomeo de Alejandría (127-151 d.C.) aumentó esa cifra a 1022 [1]. De éstas, en un cielo sin Luna y en condiciones muy favorables se pueden ver algo más de la mitad (pues el resto estaría bajo el horizonte).

Los astrónomos griegos dividieron a las estrellas visibles en 6 clases, atendiendo a su brillo aparente. Las estrellas más brillantes como Sirio o Vega eran clasificadas como de magnitud 1, y las más tenues que se podían ver a simple vista en las mejores condiciones caían en la clase 6.

A finales del siglo XIX, Sir N. R. Pogson se dió cuenta que las estrellas típicas de magnitud 6 eran aproximadamente 100 veces más ténues que las de magnitud 1, y que la escala era logarítmica, siendo las estrellas de cada magnitud unas dos veces y media más brillantes que las de la siguiente. En base a esta observación, Pogson redefinió la escala de magnitudes estelares de modo que pudiera asociar un número real al brillo aparente de cada estrella.

En esta nueva escala algunas estrellas con gran brillo aparente tienen magnitud negativa. Así, por ejemplo, el Sol tendría una magnitud –26.74, mientras que Sirio (la estrella más brillante del cielo nocturno), tiene una magnitud de –1.47. También podemos asociar una magnitud a estrellas que sólo son visibles a través del telescopio. Por ejemplo, la estrella más cercana al Sistema Solar (Proxima Centauri) tiene magnitud 11.09.

En una noche oscura y con las mejores condiciones de observación, el ojo humano puede llegar a ver estrellas hasta de magnitud 6 o 6.5 en la nueva escala. De las 300.000 millones de estrellas de nuestra galaxia, 9500 tienen magnitud menor que 6.5. En el mejor cielo estrellado es posible que se puedan a contar unas 4000 a simple vista. En ciudades pequeñas la contaminación lumínica sólo permite que detectemos estrellas de magnitud menor que 4, reduciendo el número de estrellas visibles a unas 200.

Pero... ¿Qué produce ese límite de magnitud de 6.5? Podríamos pensar que el problema está en nuestros ojos. Sin embargo, una estrella de magnitud 6.5 es lo suficientemente brillante como para que cada una de nuestras retinas reciba unos 200 fotones / segundo [2]. Teniendo en cuenta que nuestros bastones (entre las tres clases de fotoreceptores de nuestra retina, la que media la visión nocturna) pueden detectar y trasmitir la captura de un único fotón, esto debería ser suficiente para detectar la estrella ¿Qué está ocurriendo?

Lo cierto es que los bastones no son completamente infalibles, y de vez en cuando reaccionan pese a no haber detectado ningún fotón. Esta reacción es indistinguible de la verdadera captura de un fotón. Para que el ojo esté seguro de haber detectado una estrella, no basta con detectarla; el flujo de fotones capturados debe ser bastante mayor que el flujo de "fotones falsos" reportados por los bastones.

¿Explicaría esto el límite de magnitud 6-6.5? Pues en realidad no. El astrónomo americano Heber Curtis descubrió que podemos ver estrellas mucho más tenues si ocultamos el cielo alrededor de la estrella. Podemos detectar estrellas de magnitud 8.5 cuando las vemos a través de un orificio en una pantalla oscura. Usando tan avanzado aparato, se elevaría a varias decenas de miles el número de estrellas que podríamos contar en una noche.

Sólo un tercio de la luz del cielo terrestre más oscuro procede de las estrellas que podemos discernir a simple vista. El resto es luz difundida que se reparte de manera homogénea en todo el cielo, procedente principalmente de tres fuentes. La primera son reacciones químicas producidas en la alta atmósfera. La segunda es la llamada luz zodiacal, radiación reflejada por el polvo interplanetario. Finalmente, un pequeño porcentaje es debido a la luz galáctica, compuesta de la emisión de estrellas y galaxias demasiado ténues como para ser vistas de manera individual. Esta luz difusa "tapa" las estrellas tenues, y termina limitando el número de estrellas que podemos contar a simple vista [2].

Como veis, para esta y otras muchas preguntas sobre ciencia la respuesta correcta (y la más interesante) suele ser "depende".

Fuentes:

[1] Clifford A. Pickover "The Stars of Heaven"
[2] R.W. Rodiek "The First Steps in Seeing"

Tomado de:

Resistencia Numantina

Crean retina artificial con células madre

Lo consiguieron científicos japoneses utilizando células de ratones, un paso que podría ayudar a curar algunos tipos de ceguera.

Científicos del RIKEN Center for Developmental Biology en Japón lograron crear una retina de laboratorio utilizando células madre de ratones.

Esto abre la puerta al desarrollo futuro de tratamientos que podrían curar algunas enfermedades de los ojos e, inclusive, algunos tipos de ceguera, según reporta la revista Nature,donde se ha publicado el estudio.

Las células madre -un tipo de célula que tiene la capacidad de convertirse en diferentes tejidos- fueron "alimentadas" con una combinación específica de nutrientes que las indujo a transformarse y generar una retina sintética.

La esperanza de los científicos es que este proceso les permita en algún tiempo producir células de retina en forma ilimitada. O, más aún, retinas completas que puedan ser trasplantadas a pacientes con problemas de la vista.

Hasta podrían generarse ojos completos (de hecho, una compañía estadounidense de biotecnología ya a conseguido una licencia para iniciar estudios en humanos de terapias para curar la ceguera utilizando células madre).

La retina está compuesta por diversos tipos de células que recubren la parte posterior del ojo. Cuando la luz ingresa en el globo ocular es concentrada en la retina, que produce una imagen que es enviada al cerebro a través del nervio óptico.

Un ojo embrionario

Juntos, ojo y cerebro, producen las imágenes que vemos.

Las enfermedades de la retina pueden causar una pérdida pronunciada de la visión o, inclusive, ceguera.

La retinosis pigmentosa y la degeneración macular por envejecimiento -en las que las células de la retina se van destruyendo progresivamente- son las causas más comunes de ceguera en adultos mayores.

En el trabajo de los científicos japoneses, las células madre cultivadas se organizaron espontáneamente en una estructura compleja similar a un ojo embrionario.

Los responsables del estudio quedaron sorprendidos de cuán bien se organizaron las células con muy poca intervención de su parte.

Fuente:

El Nacional

Resuelven el acertijo de Molyneux 300 años después

Niños indios que han recuperado la visión ayudan a dar respuesta a una importante incógnita sobre la percepción.

MIT

«El sentido del tacto», de J. de Ribera, muestra a un hombre ciego que sostiene una cabeza de mármol en sus manos

Hace más de 300 años, el científico irlandés William Molyneux planteaba el siguiente acertijo: si una persona ciega de nacimiento adquiere la vista a edad adulta y mira un cubo y una esfera, figuras geométricas que antes sabía reconocer y nombrar gracias al tacto, ¿sería capaz de distinguir con la mirada lo que ya sabía identificar con las manos? La pregunta ha permanecido como una cuestión mental sin respuesta durante siglos, hasta ahora. Un grupo de científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) ha podido terminar con la incógnita gracias a un estudio con niños ciegos en India, que afortunadamente pudieron recuperar la vista gracias a la cirugía. Y la respuesta es negativa. Los chavales no fueron capaces de hacer la conexión entre lo que veían y lo que previamente habían palpado. No sabían reconocerlo solo con sus ojos. Sin embargo, fueron capaces de adquirir esta habilidad en cuestión de días.

Los hallazgos, que aparecen publicados en la edición online de Nature Neuroscience, sugieren que la respuesta a la pregunta de Molyneux es no. El cerebro no tiene una habilidad innata para conectar diferentes tipos de información sensorial. Eso sí, puede aprender a hacerlo rápidamente.

Sinha y sus colegas identificaron temas de investigación para el estudio a través del Proyecto Prakash (la palabra sánscrita que significa luz), una iniciativa fundada en la India, con una doble misión: restaurar la vista a los niños que tienen formas tratables de ceguera, e investigar cómo el cerebro aprende a procesar la información visual.

La mayoría de los casos de ceguera en la India son causados por una deficiencia de vitamina A, cataratas, distrofias de retina u ópticos o microftalmía (ojos poco desarrollados). Alrededor de la mitad de estos casos son tratables o se pueden prevenir, pero muchos niños ciegos nunca reciben la atención médica, especialmente en las zonas rurales. Desde su fundación en 2004, el proyecto Prakash ha examinado más de 24.000 niños y tratado alrededor de 700.

El estudio más reciente es un buen ejemplo de la doble misión del Proyecto Prakash, explica Pawas Sinha, profesor en el departamento de Ciencias Cognitivas en el MIT. «Estos niños han sido tratados y sus vidas han mejorado, al tiempo que hemos podido responder a una pregunta que ha desconcertado a los científicos durante más de tres siglos», dice.

Sinha inició este estudio junto a Richard Lugar, emérito profesor del MIT de ciencias cognitivas y del cerebro y coautor del artículo. A partir de un viaje de 2007 a India, los investigadores probaron la cuestión de Molyneux con cinco pacientes con edades comprendidas entre los 8 y los 17 años. Todos eran ciegos de nacimiento (cuatro por cataratas congénitas y uno por una opacidad de la córnea).

¿Qué es este objeto?

Cada menor fue puesto a prueba en un plazo de 48 horas después de la cirugía, poco después de que su vendajes fueran retirados. En la primera prueba, a los niños se les mostró un objeto novedoso hecho a partir de piezas de plástico. Luego se les mostraron dos objetos y se les pidió que identificaran el original. Esa prueba establece que los niños pueden ver lo suficiente como para identificar las propiedades relevantes del objeto y que entienden la tarea. Los pacientes realizaron esta prueba con una precisión de más del 90 por ciento. Los pacientes también fueron muy habilidosos para identificar, solamente con el tacto, un objeto que ya habían tocado antes.

Por último, se pidió a los pacientes identificar visualmente un objeto que ya habían tocado antes. En esos casos, sus respuestas no tuvieron mucho más éxito que si lo hubieran dicho al azar. Sus ojos no sabían qué estaban viendo. Sin embargo, cuando los investigadores evaluaron a los pacientes de nuevo, tan sólo una semana más tarde, mostraron una sensible mejora. Habían aprendido a identificar los objetos. Para Yuri Ostrovski, uno de los investigadores que participó en el estudio, esta evolución significa que algunas tareas visuales, tales como la percepción de una cara, pueden tardar de seis a 12 meses en ser aprendidas después de recobrar la vista.

Un experimento «muy elegante»

Los investigadores creen que el cerebro aprende a hacer conexiones entre los diferentes tipos de información sensorial mediante el análisis de la duración de cada estímulo. Por ejemplo, si nos fijamos en un teléfono móvil y suena, el cerebro recibe a un tiempo sincronizado aportaciones de los diferentes sentidos.

David Somers, profesor asociado de psicología en la Universidad de Boston, describe el experimento como «muy elegante». «Tradicionalmente, en la neurociencia, muchas ideas vienen de la desgracia -alguien tiene un accidente y sufre un daño cerebral, o sale mal de una consulta-», explica Somers. «Hasta ahora, hemos tenido que esperar a que el cerebro falle para analizarlo. Aquí, tenemos la situación opuesta».

Fuente.

ABC (España)

Nuestra retina mira hacñia la nuca, no "hacía adelante"

Tener algún tipo de ojos parece muy útil para cualquier tipo de ser vivo que necesite moverse para comer, evitar ser comido o reproducirse. Tan útil, que se estima que distintos tipos de ojos han evolucionado hasta 100 veces independientemente. Como mínimo, se tienen pruebas de ojos en épocas tan tempranas como el Cámbrico (hace ~500 millones de años), aunque es posible que existieran en animales anteriores que al no tener partes duras no dejasen fósiles.


Arriba: Representación artística de la fauna típica tras la explosión del Cámbrico, que algunos [6] atribuyen a la carrera armamentística evolutiva desatada con la invención misma de los ojos. Abajo: Fósil de Xandarella (un tipo de Trilobites) de hace ~500 millones de años, donde ya existían ojos diferenciados (créditos [4]).

Es obvio que el ojo ha evolucionado independientemente al comparar ojos tan dispares como los de los mamíferos y los de los artrópodos. Pero si nos fijamos en los de un mismo linaje familiar, por ejemplo el de los mamíferos por ser el que nos toca, la evolución no puede más que ir adaptando y moldeando el ojo de las distintas especies dentro de sus posibilidades. Nunca reinventar el ojo desde cero. Para lo bueno, y para lo malo, una vez "decidido" un diseño, es imposible volver atrás porque la evolución no es un proceso de diseño consciente.

Un ojo animal se define como un órgano fotosensible capaz de formar imágenes, por muy rudimentarias que sean. Hay animales que tienen ojos compuestos, otros con sencillas cámaras huecas con un "agujerito" por donde entra la luz sin ningún tipo de enfoque (modelo pinhole del nautilus), y luego están los complejos ojos de los mamíferos con potentes lentes que nos permiten incluso variar el enfoque y ver cosas nítidamente a distintas distancias estirando el cristalino con unos músculos especiales.

Pero siendo tan perfectos como son, nuestros ojos tienen sus fallos, y es de lo que trata el post de hoy. Comparemos nuestro ojo con el de los pulpos, y notaremos algo muy curioso:

Comparación de nuestros ojos de vertebrados (izquierda) con los de los pulpos (derecha).

Aunque parezcan muy similares, han evolucionado independientemente. Eso sí, a partir de maquinaria molecular (en forma de proteínas codificadas en el ADN) de nuestro ancestro común con los pulpos, que hace mucho tiempo pasó a mejor vida.

Ambos ojos tienen un complejo sistema de lentes que permite enfocar la luz hacia la retina, que es el tejido fotosensible que recubre el fondo del ojo. La retina tiene células especiales que al detectar luz, generan un pulso eléctrico que es recogido por nervios. El manojo de cables eléctricos que son todos esos nervios salen del ojo hacia el cerebro para interpretar los pulsos como alimento, un depredador u objetos complejos según la capacidad de percepción que tenga el animal en cuestión.

Pero si te fijas en el dibujo de arriba, el "manojo" de cables sale de distinta forma en los vertebrados (nosotros) y en los pulpos. En este segundo caso, los nervios se conectan a la retina por detrás, de forma que todos se reunen en un punto para ir al cerebro.

Pero en nuestro caso, los nervios... ¡¡van por delante, tapando la visión!! ¿A qué ingeniero se le ocurriría este diseño absurdo?. De hecho, al tener que salir todos los nervios por algún sitio, en ese punto no puede haber sensores fotosensibles. Éste es el origen del punto ciego, ese gran fallo del ojo que nuestro complejo cerebro se encarga de ocultar a nuestra consciencia.

En efecto, si miramos una sección de la retina humana, vemos que está organizada en capas, y las células fotosensibles (los conos y bastones) están abajo del todo. En las capas superiores se agrupan las células ganglionares, un tipo especializado de neuronas que toman cada una la señal producida por decenas de células fotosensibles:

Fuente: Anatomía de Gray

A pesar de su pequeño espesor (sobre 0.5mm), la retina bloquea bastante luz a las células fotosensibles del fondo, pasando la mayor parte de la luz solamente por los alrededores de dichas células ganglionares. El siguiente dibujo de Ramón y Cajal (de los poquísimos premios Nobel españoles) detalla esta organización de las células retinales, esta vez con el fondo del ojo hacia la derecha (la luz entra de la izquierda).

Por tanto, vemos que, pudiendo perfectamente "hacerlo bien" (cablear por atrás del ojo) como hicieron los pulpos o los calamares, en nuestro caso la evolución tomó el caprichoso y tortuoso camino de poner los cables delante de la cámara.

Como no podía ser de otra manera, a pesar de este "fallo de diseño", la evolución perfeccionó el sistema lo suficiente como para permitirnos una visión estupenda. La compleja red de neuronas ganglionares se especializó en realizar un sistema de detección de bordes en la imagen, un "preprocesado" que facilita mucho el trabajo al cerebro. Además, algunas de estas neuronas, ya que estaban enmedio del camino de la luz, desarrollaron su propia fotosensibilidad, dando lugar al reflejo fotomotor de la pupila.

Ver más entradas de la serie: fallos de la evolución

Para leer más: 1, 2, 3, 4 [Animal eyes, Oxford U.P.], 5, 6, 7, 8 (excelente artículo en Amazings muy relacionado)

Fuente:

Ciencia Explicada