Un nuevo estudio, realizado por investigadores de la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) en Italia, revela nuevas propiedades inesperadas de las neuronas responsables de la transducción de las señales luminosas. Gracias a la utilización de pinzas ópticas se consigue demostrar por primera vez como las células nerviosas presentes en la retina son sensibles a estímulos mecánicos. 

Los fotorreceptores que se encuentran en la retina, cómo los conos y bastones, son los que permiten transforman en información la luz que llega a nuestros ojos. Son células con una forma característica, como sugieren sus nombres, que se complementan mutuamente. Si los conos están principalmente involucrados en la visión diurna y en el reconocimiento de colores, los bastones por otro lado son muy sensibles a la luz y permiten ver incluso en condiciones de poca luz.

Por otro lado, los mecanismos de transducción de las señales luminosas se conocen desde hace tiempo, pero el desarrollo de nuevas metodologías experimentales inspiradas en la nanotecnología ha permitido al grupo de investigadores del SISSA, junto con colegas del Consejo Nacional de Investigación (CNR) y la Universidad Nacional de Australia, comprender mejor la complejidad de su funcionamiento. En particular, el equipo de investigación se ha centrado en la sensibilidad mecánica de los bastones de rana utilizando pinzas ópticas. 

“Esta técnica sumamente innovadora utiliza un rayo láser infrarrojo para atrapar partículas de dimensiones muy pequeñas y manipular los sistemas biológicos con extrema precisión sin dañarlos” explica Dan Cojoc, jefe del Laboratorio de Manipulación Óptica del “Istituto Officina dei Materiali” del CNR. 

De esta manera, los científicos pudieron aplicar una ligera presión en la superficie de los bastones aisladas, mientras controlaban la respuesta con técnicas de imágenes de calcio, que permiten detectar la concentración de calcio intracelular a través de la presencia de moléculas fluorescentes. Observaron variaciones constantes de la fluorescencia, mostrando así una sensibilidad inesperada de los fotorreceptores a los estímulos mecánicos.

De acuerdo con esta interpretación, el equipo de investigación determinó la presencia en los fotorreceptores de moléculas específicas sensibles al estrés mecánico. Detectaron una variación de las señales eléctricas en presencia de medicamentos capaces de bloquear la funcionalidad de algunas de estas moléculas y, a continuación, analizaron su distribución en la retina a través de marcadores fluorescentes específicos. Por último, demostraron la existencia en los vertebrados de una asociación entre los genes conectados a la fototransducción y algunos genes conectados en cambio a la transducción mecánica. Los resultados de la investigación fueron publicados recientemente en “PLOS Biology”.

¿Cuáles son los estímulos mecánicos fisiológicos capaces de activar los fotorreceptores? “Sigue siendo una pregunta abierta”, responde Vincent Torre, Profesor de Neurobiología de la SISSA. “Gracias a las pinzas ópticas hemos demostrado la sensibilidad de las varillas a los estímulos mecánicos. Sin embargo, también hemos podido observar una reducción en la longitud de su segmento externo cuando se someten a destellos de luz particularmente intensos, un fenómeno conocido como fototropismo. En situaciones como ésta, es más que plausible pensar que se trata de estímulos mecánicos”.

«Creemos que la sensibilidad a los estímulos mecánicos es necesaria para garantizar tanto la integridad de la célula como el funcionamiento óptimo de la fototransducción. Una vez más, la biología demuestra que siempre hay una mayor complejidad y es increíble cómo el desarrollo de nuevas tecnologías nos permite descubrir cosas nuevas todo el tiempo”, concluye Torre.