A forma da luz muda a visão
A visão é um processo complexo que foi decifrado com sucesso por muitas disciplinas, física, bioquímica, fisiologia, neurologia, etc. A retina capta a luz, o nervo óptico transmite impulsos elétricos ao cérebro, que acaba gerando a percepção de uma imagem.
Embora esse processo leve algum tempo, estudos recentes mostraram que o primeiro estágio da visão, a percepção da própria luz, é extremamente rápido. Mas a análise desta etapa decisiva foi realizada em moléculas em solução no laboratório.
Cientistas da Universidade de Genebra (UNIGE), em colaboração com a EPFL e os Hospitais Universitários de Genebra (HUG), na Suíça, reproduziram o experimento em camundongos para observar o processamento da luz por um organismo vivo em toda a sua complexidade.
Este estudo não invasivo mostra que a energia da luz por si só não define a resposta da retina. Sua forma, curta ou longa, também tem impacto no sinal enviado ao cérebro para formar uma imagem. Esta descoberta, publicada na revista Science Advances , abre um novo campo de pesquisa em visão, diagnóstico e novas possibilidades curativas.
O mecanismo celular da visão foi estudado com sucesso graças à colaboração de várias disciplinas. "No olho, o primeiro estágio da visão é baseado em uma pequena molécula, a retina, que, ao entrar em contato com a luz, muda de forma", explica Geoffrey Gaulier, pesquisador do Departamento de Física Aplicada da Faculdade de Ciências da UNIGE e primeiro autor do estudo.
"Quando a retina altera sua forma geométrica, ela dispara um mecanismo complexo que resultará em um impulso nervoso gerado no nervo óptico."
Esse processo leva algum tempo entre o momento em que o olho percebe a luz e o momento em que o cérebro a decodifica. Os físicos examinaram a primeira molécula da cadeia, a retinal, para ver quanto tempo levou para mudar de forma.
Eles isolaram essa molécula em uma cubeta e a submeteram a pulsos de laser para testar sua velocidade de reação. Para sua grande surpresa, a molécula reagiu em cerca de 50 femtossegundos.
“A título de comparação, um femtossegundo em relação a um segundo equivale a um segundo em relação à idade do universo”, destaca Jean-Pierre Wolf, professor da Seção de Física da UNIGE e último autor da pesquisa.
"Isso é tão rápido que nos perguntamos se essa velocidade poderia ser alcançada pela molécula apenas quando ela fosse isolada, ou se ela possuía a mesma velocidade em um organismo vivo em toda a sua complexidade."
A intensidade e a forma da luz definem a sensibilidade do olho
Para estudar em detalhes essa primeira fase da visão, os cientistas chamaram biólogos, notadamente Ivan Rodriguez e Pedro Herrera, professores das Faculdades de Ciências e Medicina da UNIGE, respectivamente, que colocaram lentes de contato e fizeram eletrorretinograma em camundongos.
“Esse método, totalmente não invasivo, permite medir a intensidade do sinal enviado ao nervo óptico”, diz Jean-Pierre Wolf. Quando a luz atinge a retina, eles puderam observar uma voltagem elétrica na córnea, graças a um amplificador eletrônico.
E seus resultados mostraram que essa etapa ocorreu com a mesma velocidade extrema de quando a molécula é isolada.
A equipe continuou o estudo variando a forma dos pulsos ao longo do tempo. “Sempre enviamos a mesma energia, o mesmo número de fótons, mas mudamos a forma do pulso de luz. Às vezes, o pulso é curto, às vezes longo, às vezes fatiado etc.”, explica Geoffrey Gaulier.
Na verdade, a mudança da forma não deveria induzir qualquer variação na resposta da retina, porque até agora se pensava que apenas o número de fótons captados pelo olho desempenhava um papel. “Mas este não é o caso”, diz ele.
Esse resultado pôde ser explicado com o auxílio de simulações computacionais realizadas no grupo de Ursula Röthlisberger da EPFL.
Os cientistas observaram que as reações dos olhos mudavam dependendo da forma da luz, embora a energia da luz fosse idêntica.
“Também descobrimos que a reação do olho difere de acordo com a ordem em que as cores variam, por exemplo, como em um arco-íris temporal, embora se sigam com extrema rapidez”, diz Jean-Pierre Wolf.
Em suma, a retina acredita que haja mais ou menos luz dependendo do formato da luz, enquanto a energia é semelhante e, portanto, envia uma corrente mais forte ou mais fraca para o cérebro dependendo de sua resposta.
Essa descoberta abre um novo campo de pesquisa sobre a visão. “Agora que sabemos que a forma da luz desempenha um papel na percepção, podemos usar esse novo conhecimento para fazer o olho funcionar de forma diferente”, propõe Jean-Pierre Wolf.
Áreas de investigação sobre novas possibilidades para diagnosticar ou possivelmente tratar fraquezas oculares podem agora ser desenvolvidas.
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