Una nueva ley biológica es anunciada tras la investigación de un profesor

Biología

La investigación sobre la adaptación sensorial dirigida por el profesor de ingeniería de la Universidad de Toronto, Willy Wong, puede haber descubierto un principio organizativo de fisiología que antes se pasaba por alto. Los biólogos saben desde hace mucho tiempo que los organismos se adaptan a un estímulo constante de manera similar, dice Wong.

“Imagina que entras en una habitación que alguien acaba de pintar. Probablemente pensarás, ‘Esto huele mal’. Pero la sensación disminuye a medida que permaneces allí. Las moléculas no desaparecen, no dentro de ese período de tiempo. Simplemente te has acostumbrado”.

Desde un estado inicial, la actividad de respuesta del organismo se eleva a una respuesta máxima, luego cae a un nuevo estado estable final. Wong ha descubierto que esos tres puntos fijos en la curva de adaptación forman una relación matemática que se obedece en todas las modalidades sensoriales y organismos.

“Comparé 250 medidas de adaptación de diferentes ramas de la fisiología sensorial y descubrí que todas son compatibles con una única ecuación simple”, dice Wong.

Sus hallazgos, la primera comparación cuantitativa de las respuestas de adaptación, se presentan en un artículo en Frontiers of Human Neuroscience. El trabajo reciente de Wong en interfaces cerebro-máquina, como una prótesis de retina para restaurar la visión en pacientes ciegos, se basa en su fascinación de larga data por el código neuronal: cómo las neuronas procesan la información. Aunque la comprensión actual del código dista mucho de ser perfecta, cuanto más comprendan los investigadores cómo nuestros cerebros convierten las señales en percepciones, mejor podrán diseñar tecnologías para reemplazar las funciones perdidas o mejorar las existentes.

La idea de una curva de respuesta sensorial que disminuye con el tiempo puede parecer contradictoria: ¿no debería una sensación fuerte devolver una tasa de respuesta consistentemente fuerte? Pero ya en la década de 1920, fisiólogos como Edgar Adrian estaban demostrando por qué no.

Adrian, cuyo trabajo ganaría el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1932, usó un espécimen de rana para rastrear el fenómeno de adaptación al nivel de neuronas individuales. Descubrió que las neuronas utilizan una unidad básica de comunicación, un impulso nervioso llamado potencial de acción, que dispara la misma intensidad de señal siempre que se alcance un umbral.

“Los potenciales de acción no vienen a medias”, dice Wong. “O obtienes uno o no. Si lo haces, la neurona necesita algo de tiempo para recargarse antes de que pueda disparar otro. En la adaptación, la tasa de generación de potencial de acción cae gradualmente a un estado estable distinto de cero”.

La respuesta de adaptación ocurre en todos los animales, desde vertebrados como mamíferos hasta invertebrados como insectos, y en todas las modalidades sensoriales. Esto incluye los cinco sentidos tradicionales de la vista, el oído, el tacto, el gusto y el olfato, junto con funciones somatosensoriales como la propiocepción (la conciencia del cuerpo de sí mismo) y la electrorrecepción, como se encuentra en las anguilas. Una de las mayores sorpresas de Wong fue que su ecuación es válida para algunos de los organismos multicelulares más antiguos, como las medusas, que tienen sistemas sensoriales muy diferentes.

“Si les iluminas con una luz, vuelan hacia la luz o se alejan de ella, pero solo porque sus fotorreceptores están conectados a la salida de su motor”, dice. “Lo que plantea la pregunta, ¿es esta ecuación universal? En el futuro, si encontramos extraterrestres con exobiología nunca vista en este planeta, ¿podrían también estar constreñidos por las mismas limitaciones o principios?”

En las ciencias físicas, la universalidad está determinada por la replicación de los resultados, independientemente de cuándo, dónde o por qué método se obtengan. Pero esto no siempre es posible en los experimentos biológicos, que pueden suponer barreras importantes para la repetición de mediciones.

Sin embargo, cuando los datos de estudios independientes no relacionados, a través de diferentes períodos de tiempo, investigadores y métodos, convergen como evidencia, fortalece el caso a favor de la conclusión. Este principio, llamado consiliencia, se basa en la premisa de que la ciencia está unificada, reforzando el consenso en teorías como la teoría evolutiva y la teoría del big bang, entre otras.

“Todos estos datos estaban allí”, dice Wong, “tomé una curva aquí, una curva allí, los comparé, incluso los gráficos canónicos de Adrian. Todos se ajustaban a la misma relación de media geométrica. No depende del investigador, ni del equipo utilizado, o en el organismo. Desde esa perspectiva, es universal”.

“Este es un trabajo esclarecedor del profesor Wong”, dice la profesora Deepa Kundur, presidenta de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Toronto. “Es un recordatorio de cuán generalizada es la ingeniería eléctrica e informática, cómo los investigadores pueden contribuir a muchas áreas de estudio aparentemente de gran alcance”.

El descubrimiento de una nueva ecuación fisiológica no ocurre todos los días, y aún es menos probable que provenga de un ingeniero. Aunque Wong había estado desarrollando estas ideas durante años, le da crédito a la pandemia por haberle dado algo de tiempo para reenfocarse, así como por períodos fructíferos de progreso de la investigación.

Fuente: Medical Xpress.

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