LABORATORIO

Un estudio revela la primera representación anatómica y funcional de la superficie ocular en el sistema nervioso central

El laboratorio de Neurobiología Ocular del Instituto de Neurociencias desentraña los mecanismos moleculares y celulares detrás de las sensaciones oculares
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Andrés López Martínez
21 de junio de 2024 - 12:08

Las fibras nerviosas de la superficie ocular son esenciales para detectar estímulos externos y mantener la integridad de la córnea. Sin embargo, la investigación se ha centrado principalmente en los axones periféricos de las neuronas del ganglio del trigémino, dejando en gran parte desconocido el procesamiento de esta información en el sistema nervioso central.

Un equipo del Instituto de Neurociencias (IN), centro mixto de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en colaboración con el Hospital Nacional de Parapléjicos-SESCAM de Toledo, ha caracterizado por primera vez las neuronas del tálamo y la corteza cerebral que responden a la estimulación de la superficie ocular. Publicado en The Journal of Physiology, el estudio revela que las neuronas a lo largo de la vía somatosensorial pueden responder a diversos estímulos aplicados sobre la superficie del ojo, aumentando su diversidad funcional desde el sistema periférico hasta niveles superiores del sistema nervioso central.

Nuevas perspectivas sobre las sensaciones oculares

La superficie ocular es sensible a estímulos externos que pueden causar malestar, como irritación o sequedad. A pesar de que estos síntomas son comunes en muchas patologías oculares, se sabe poco sobre los circuitos del sistema nervioso central involucrados. Juana Gallar, codirectora del laboratorio de Neurobiología Ocular del IN junto con Mª Carmen Acosta, explica que la sensibilidad y el dolor ocular no habían recibido mucha atención en el campo de la oftalmología hasta hace poco.

El estudio ha demostrado la localización precisa de las neuronas talámicas y corticales que reciben información de la superficie ocular y cómo se integra la actividad de distintos estímulos sensoriales desde las neuronas del trigémino hasta el tálamo y la corteza cerebral. Enrique Velasco, primer autor del artículo, destaca que es la primera vez que se analiza qué estímulos activan las neuronas del tálamo y la corteza cerebral.

La multimodalidad de las neuronas oculares

Los nervios periféricos en la superficie ocular están compuestos por axones de neuronas que pueden ser unimodales, respondiendo a un único tipo de estímulo, o polimodales, respondiendo a varios tipos de estímulos. Los investigadores descubrieron que, mientras en el sistema nervioso periférico algunos nervios sensoriales son detectores unimodales, esta unimodalidad es casi inexistente en el cerebro. Velasco señala que las neuronas del sistema nervioso central responden a varios estímulos, indicando una convergencia de la información a medida que avanza por el sistema nervioso.

La investigación observó que tanto el grado de multimodalidad de las neuronas como el porcentaje de neuronas altamente multimodales aumentan a lo largo de la vía somatosensorial, siendo menor en el trigémino, intermedio en el tálamo y máximo en la corteza cerebral. Esta distribución sugiere que diferentes estímulos pueden activar una misma neurona y viceversa, lo que produce percepciones entremezcladas.

Técnicas y resultados del estudio

El equipo utilizó técnicas de electrofisiología para explorar la actividad trigeminal, talámica y cortical en respuesta a diversas modalidades de estimulación en ratas. Registraron las respuestas neuronales a cinco modalidades sensoriales: frío intenso, frío ligero, temperatura neutra, calor ligero y calor intenso.

Este estudio, financiado por varias entidades de investigación y desarrollo, proporciona una comprensión más profunda de cómo las percepciones sensoriales oculares se procesan y cómo las diferentes modalidades de estímulos convergen para producir sensaciones conscientes. Según Gallar, esta diversidad neuronal es clave para mantener la alerta sobre nuestros ojos y proteger la visión, aunque también explica por qué es difícil diferenciar y localizar los tipos de estímulos en la superficie ocular.