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The role of depth perception during prey capture in the mouse

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Un estudio acerca de la captura de presas arroja luz sobre la percepción de la profundidad

Un experimento pionero de realidad virtual ha servido para que los investigadores comprendan mejor cómo gestiona el cerebro la percepción de la profundidad.

Investigación fundamental

Nuestra capacidad de determinar de modo intuitivo si un objeto está cerca o lejos no es algo en lo que solamos pensar. «Cuando miramos por la ventana, tenemos claro al instante que la calle de enfrente está más cerca que las nubes del cielo», señala Mark Hübener, coordinador del proyecto MouseDepthPrey y líder del grupo de investigación del Departamento de Sinapsis, Circuitos y Plasticidad del Instituto Max Planck de Neurobiología en Alemania. «El sistema visual de nuestro cerebro lo calcula automáticamente. Parece automático, pero son muchos los procesos neuronales subyacentes que lo hacen posible». La retina del ojo transforma la luz en señales neuronales, las cuales se procesan para extraer la información que nos permite, entre otras cosas, saber cómo de lejos está un objeto. Hübener explica: «Comprendemos bastante bien cómo viajan del ojo al cerebro estas fuentes de información sobre la profundidad. Lo que no tenemos tan claro es cómo se combinan y procesan estas señales para darnos una percepción de la profundidad al instante, con solo mirar».

Investigar la percepción de la profundidad

En el proyecto MouseDepthPrey, desarrollado con el apoyo del programa de acciones Marie Skłodowska-Curie, se ha tratado de comprender cómo se procesan en el cerebro las diferentes señales de profundidad. Según explica Drago Guggiana Nilo, beneficiario de una beca posdoctoral y participante del proyecto: «Para abordar esta cuestión, decidimos investigar con ratones. Necesitábamos un método para preguntar a los ratones cómo de lejos creían que estaban los objetos». Para ello, se aprovechó una potente conducta natural del ratón: la captura de presas. Los ratones cazan fácilmente grillos y otros insectos como alimento, para lo cual se basan ampliamente en la visión y, muy posiblemente, en la percepción de la profundidad. Se instaló un sistema de vídeo con doce cámaras de alta velocidad para rastrear la posición de un ratón en una caja de arena, información que sirvió para crear un entorno visual virtual desde la perspectiva del ratón. Se utilizó «software» desarrollado para juegos con el propósito de perfeccionar el entorno y convertirlo en lo más realista posible. Se encomendó a un animador profesional la realización de un grillo con alto nivel de detalle, que sirviera de presa virtual. Mediante un microscopio en miniatura instalado en la cabeza del ratón, se registró su actividad cerebral durante la captura de la presa.

La conducta cerebral al descubierto

Este experimento de realidad virtual innovador permitió al equipo obtener caracterizaciones increíblemente detalladas de la conducta asociada a la captura de presas. «Descubrimos que, aunque la captura de presas es una conducta innata, los ratones van mejorando su rendimiento con el paso de los días», explica Guggiana Nilo. «Un análisis detallado de cientos de secuencias de caza demostró que los ratones siguen un patrón sorprendentemente estereotipado, el cual sugiere que los ratones consiguen cazar al grillo por agotamiento de este». Aunque son preliminares, los datos indican que la información de «distancia al grillo» está presente a nivel de la corteza visual primaria, primera región cerebral que combina la información de ambos ojos. Además, la información de la distancia parece ser una propiedad de la red neuronal, más que un concepto que se represente en neuronas concretas. Hübener señala: «Ahora estamos dando continuidad al proyecto con la mirada puesta en su objetivo principal: comprender la integración de los indicios de profundidad en los ratones. Se incluye el desarrollo de gafas tridimensionales, que estimulen cada ojo del ratón de forma independiente. Se trata básicamente de la misma técnica que nos permite ver la profundidad en las salas de cine en 3D». Más allá de esclarecer un fenómeno biológico, Hübener cree que comprender cómo se percibe la profundidad beneficiará a una serie de campos emergentes, entre ellos, el trabajo en colaboración a distancia, donde las tecnologías de realidad virtual y aumentada han demostrado ser esenciales. «No nos cabe duda de que las mejoras basadas en la biología ayudarán a subsanar las imperfecciones actuales de esta tecnología», concluye.

Palabras clave

MouseDepthPrey, cerebro, visual, neuronal, retinas, profundidad, luz, corteza visual, 3D, realidad virtual, realidad aumentada

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