Comprobado: el ojo humano es un detector de luz tan sensible que es capaz de percibir fotones individuales. Llevamos 70 años poniendo a prueba los límites de la visión, pero no ha sido hasta la llegada de la tecnología cuántica que hemos podido resolver el misterio: podemos ver un fotón.
Por supuesto, este detector supersensible son los bastones: las células fotorreceptoras de la retina que se encargan de la visión a baja luminosidad. Experimentos con células de rana habían demostrado ya que los bastones pueden activarse como respuesta a un único fotón, pero los científicos no habían podido comprobar si una señal así llega al cerebro porque la retina procesa la información para reducir el ruido. Tampoco estaba claro que las personas pudiéramos percibir conscientemente algo tan minúsculo.
Un experimento llevado a cabo por la Universidad de Vienna despeja las dudas. Tres voluntarios pasaron 40 minutos completamente a oscuras antes de dirigir la mirada hacia un avanzado sistema óptico-cuántico. Cuando pulsaban un botón, escuchaban dos sonidos separados por un lapso de un segundo. A veces, con uno de los dos sonidos se disparaba un fotón. A veces no. Los participantes tenían que decidir cuándo habían visto el fotón y ofrecer un determinado grado de confianza (de 1 a 3) sobre lo que creían.
El sistema se basa en la propiedad cuántica de los fotones de estar en dos lugares al mismo tiempo. Para comprobar los resultados, produce dos fotones entrelazados, uno dirigido al ojo del participante y otro a una cámara de alta sensibilidad que detecta si había o no fotón.
Se llevaron a cabo miles de ensayos: en 2.400 ocasiones se emitió un fotón, y en muchas otras no. Los voluntarios se equivocaron varias veces, que era lo esperado: más del 90% de los fotones son absorbidos o reflejados por partes del ojo distintas a los bastones. Aun así fueron capaces de responder correctamente con mayor frecuencia de la que cabría esperar si hubieran adivinado al azar. Y su nivel de confianza era mayor cuando estaban en lo cierto. Dado el volumen de pruebas, los investigadores creen que hay una fuerte evidencia estadística de que el ojo humano puede detectar un solo fotón.
“Lo más sorprendente es que no es como ver la luz. Es casi una sensación en el umbral de la imaginación” dice Alipasha Vaziri, físico de la Universidad Rockefeller de Nueva York que dirigió el experimento y lo probó con sus propios ojos. Algunos científicos critican que Vaziri sólo utilizara a hombres para el estudio, ya que mujeres y hombres tienen fisiologías visuales sutilmente distintas. Aun así creen que el método es válido para resolver el misterio de una vez por todas, si se utilizan más voluntarios.
El primer mapa de la retina revela cómo percibe el ojo el movimiento
El año pasado, un grupo de investigadores del MIT comenzó un ambicioso proyecto para dibujar un mapa de todas las conexiones nerviosas de la retina de un ratón. La tarea por delante era titánica pero, gracias a la ayuda de 2.200 voluntarios, hoy han presentado los resultados de esa cartografía. El mapa podría explicar una de las funciones que aún se desconocían del ojo de los mamíferos: Cómo percibimos el movimiento.
El proyecto, denominado Eyewire, partía de una serie de imágenes tridimensionales en alta definición de la retina de un ratón tomadas mediante microscopio electrónico. Los voluntarios del proyecto debían encontrar el camino de células nerviosas que une dos puntos en la retina, como en un laberinto de pasatiempos.
El trabajo de los voluntarios, unido al de un superordenador, se ha traducido en el intrincado mapa que veis sobre estas líneas. Una de las primeras teorías que ha aportado la imagen explica cómo procesamos el movimiento. Según comenta el equipo en la revista Nature, las células de la retina se agrupan en parejas. Mientras una de las células recibe la señal de lo que ve de manera instantánea, la otra lo hace con retardo. Cuando un objeto pasa por delante del campo visual, la primera célula lo percibe y pasa a la siguiente. Sin embargo, el ligero lag de la primera hace que ambas señales nerviosas lleguen al mismo tiempo.
El neurólogo Jinseop Kim y sus colegas del MIT creen que esta doble señal simultánea es la que nos ayuda precisamente a percibir el movimiento. De momento, solo es una teoría. La siguiente etapa del proyecto es intentar demostrar este funcionamiento en laboratorio.
El ojo humano también es capaz de percibir luz infrarroja
Los seres humanos hemos percibido la luz infrarroja desde siempre y no lo sabíamos. Un grupo de científicos de la facultad de medicina de la Universidad de Washington ha confirmado que el ojo humano es sensible a la radiación infrarroja bajo determinadas circunstancias. Por desgracia, eso no quiere decir que seamos capaces de ver en la oscuridad como otros animales, al menos todavía.
El estudio, publicado esta semana en la revista PNAS, comenzó cuando los investigadores advirtieron a simple vista tenues destellos verdes al manipular un láser infrarrojo. Intrigados, comenzaron a probar diferentes haces infrarrojos. Lo que descubrieron es que sí que podemos ver este espectro que hasta ahora se consideraba más allá de nuestra capacidad de visión bajo unas circunstancias muy concretas.
La visión se produce cuando los fotones alcanzan unos pigmentos fotorreceptores asociados a una proteína llamada opsina que es la que activa el sistema nervioso. En los seres humanos, estos fotorreceptores solo se activan con fotones con una longitud de onda de entre 390 y 720 nanómetros. La radiación ultravioleta, a unos 1.000 nanómetros, no estimula los pigmentos lo suficiente.
Sin embargo, el grupo de Washington ha descubierto que, cuando dos fotones infrarrojos alcanzan el pigmento exactamente al mismo tiempo sí que general el estímulo suficiente, activando una reacción que nos hace percibir esa luz con una tonalidad verde. Dos fotones de unos 1.000 nanómetros equivalen a uno de 500, que precisamente se asocia al color verde.
El funcionamiento es el mismo, paradójicamente, al de algunos microscopios electrónicos que utilizan iluminación infrarroja basada en pares de fotones. El descubrimiento servirá para desarrollar nuevas herramientas de diagnóstico ocular. Quizá también ofrezca una nueva base a los que siguen soñando con un tratamiento que nos permita ver en la oscuridad.
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