Tomando como modelo a los ojos de los insectos, un equipo de bioingenieros de la Universidad de California ha creado ojos artificiales que podrían dotar de visión a minicámaras. El invento puede tener aplicaciones en el ámbito de la industria, la seguridad y la medicina.

(05/07/06 – CyTA–Instituto Leloir. Por Bruno Geller) – Científicos de la Universidad de California han creado ojos artificiales utilizando como modelo la visión compuesta de los insectos. Los “ojos”, creados por los bioingenieros Ki-Hun Jeong, Luke P. Lee y Jaeyoun, son similares a los ojos de los insectos, de acuerdo a la revista científica Science de abril.

El ojo compuesto de los insectos, y también de los crustáceos, contiene miles de unidades visuales llamadas omatidias, formadas cada una por un conjunto de células fotorreceptoras. Cada omatidia posee su lente y su propio campo visual, diferente al de los elementos vecinos.

“Respecto de la visión de los insectos y de los crustáceos, que pertenecen a la familia de los artrópodos, hay que tener en cuenta dos conceptos, uno es el ángulo en el que cada omatidia puede absorber luz, que puede ser más amplio o mas pequeño; el otro punto es la separación y orientación de los ángulos que cubren las diferentes omatidias”, explica Daniel Tomsic, investigador del Laboratorio de Neurobiología de la Memoria del IFIBYME-Conicet y docente en el Departamento de Fisiología y Biología Molecular y Celular de la FCEyN.

Tomsic aclara que si el ángulo de captación es pequeño y además existe mucha separación entre los ángulos de las omatidias, se va a producir una imagen muy parcelada. También puede darse una superposición de las imágenes captadas por las omatidias que posteriormente se resuelven mediante procesamientos neuronales.

Cada omatidia transporta la luz recibida a través de una lente córnea y un cono cristalino hacia un canal llamado rabdoma que contiene células fotosensibles. Estas células están conectadas con neuronas visuales que reconstruyen la imagen en el cerebro al integrar la información proveniente de todas la omatidias.

El equipo de científicos de la Universidad de California logró armar una omatidia artificial a partir de una natural imitando cada una de sus piezas: microlentes que reciben la luz que se concentra en canales conductores que cumplen la función del rabdoma en la omatidia natural. Estos conductores cumplen la función de una fibra óptica que concentra y transporta la luz a un dispositivo electrónico que crea la imagen.

“Los ojos de los insectos o crustáceos tienen muchísimas omatidias, como ejemplo, el ojo de una libélula puede llegar a tener 30 mil. Dado que cada omatidia apunta en diferente dirección, el campo visual obtenido es considerablemente amplio”, explica Tomsic, quien realiza desde hace varios años investigaciones sobre los mecanismos de procesamiento de información visual utilizando cangrejos como modelos experimentales.

“En el caso de los humanos, el globo ocular recibe la luz del exterior a través de una lente, llamada cristalino, que se acomoda con los músculos del ojo para enfocar bien un objeto que se visualiza. Posteriormente, las células de la retina convierten la luz en señales eléctricas que viajan por el sistema nervioso al cerebro, donde se forma la imagen”, aclara Tomsic, quien destaca la diferencia entre el ojo humano, que tiene una sola lente, en comparación con los insectos y los crústaceos, cuyos ojos contienen miles de lentes distribuidas en las omatidias.

Los científicos crearon ojos artificiales, pero no fabricaron un cerebro artificial que imita el modo en que el cerebro de un insecto procesa la información para producir la imagen. Lo que desarrollaron fue un dispositivo electrónico, que integra las imágenes parciales de las omatidias para formar una sola imagen tridimensional.

“Todavia no conocemos bien el proceso de reconstruccion y elaboración de la imagen a nivel cerebral, pero podemos estar seguros que la imagen del dispositivo electrónico conectado a los ojos artificiales difiere del modo en que el cerebro de los insectos procesa las imagenes”, afirma Tomsic.

El cerebro de un insecto tiene bastante más de un millón de neuronas y cada neurona tiene cinco mil contactos sinápticos, con lo cual el grado de complejidad de su cerebro no está representado en el dispositivo formador de imagenes fabricado en la Universidad de California.

Los investigadores sostienen que los ojos artificiales pueden tener distintas aplicaciones en el ámbito de la industria, la seguridad y la medicina. En el campo de la seguridad puede servir para perfeccionar sistemas de vigilancia, mientras que en la medicina pueden ser utilizados como microcámaras para la realización de diagnósticos o intervenciones quirúrgicas. Esto facilitaría visualizar el interior de órganos y cavidades corporales,

El invento de Ki-Hun Jeong, Luke P. Lee y Jaeyoun Kim se enmarca dentro de una creciente tendencia llamada Biorrobótica o Robótica Inspirada Biológicamente, que consiste en diseñar robots que funcionan como los sistemas biológicos. Dado que los animales, aun los más sencillos, realizan muchas tareas de procesamiento complejas con máxima eficiencia, constituyen una buena referencia para fabricar sistemas artificiales que efectúen tareas que los seres vivos realizan de forma natural.

Los especialistas coinciden en que este ámbito de investigación no sólo es de interés para los ingenieros, sino también para los científicos de las ciencias de la vida, si se tiene en cuenta que la construcción de sistemas artificiales y su posterior estudio genera nuevos conocimientos sobre los fenómenos biológicos. ¿Llegará el día en que el hombre sea capaz de construir un robot de apariencia humana con capacidad de aprendizaje y conciencia de sí mismo?