En una noche sin luna, los niveles de luz pueden ser 100 millones de veces más bajos que a plena luz del día. Y si estamos prácticamente ciegos y completamente indefensos en la oscuridad, los gatos rastrean con bastante éxito a sus presas y las mariposas revolotean ágilmente entre las flores en nuestros balcones. Mientras dormimos, millones de otros animales dependen de sus sistemas visuales para sobrevivir. Lo mismo puede decirse de los animales que viven en la eterna oscuridad de las profundidades marinas. Además, la gran mayoría de los animales en el mundo se encuentran principalmente activos con poca luz. ¿Cómo se las arreglan para utilizar características visuales tan poderosas, especialmente insectos, con sus ojos diminutos y su cerebro menos que un grano de arroz? ¿Qué estrategias ópticas y neuronales han desarrollado para ver bien con poca luz?
Para responder a estas preguntas, dirijamos nuestra atención a los insectos nocturnos. A pesar de sus diminutos sistemas visuales, los insectos nocturnos ven perfectamente con poca luz. En los últimos años, hemos descubierto que los insectos nocturnos pueden evitar y bloquear obstáculos durante el vuelo, distinguir colores, detectar movimientos débiles, aprender señales visuales y usarlos para buscar. Incluso pueden navegar usando la imagen tenue de polarización estelar que crea la Luna y navegar usando las constelaciones de estrellas en el cielo.
En muchos casos, esta actuación visual parece francamente disruptiva de lo que es físicamente posible. Por ejemplo, la abeja nocturna centroamericana, Megalopta genalis, absorbe solo cinco fotones con sus ojos diminutos cuando los niveles de luz están en su nivel más bajo, una señal visual completamente esquiva. Y, sin embargo, en la noche profunda, puede navegar por la densa y enmarañada selva tropical mientras busca alimento y regresar de manera segura a su nido: un discreto palo hueco suspendido en la maleza.
Para descubrir cómo esto es posible, los científicos comenzaron a estudiar las polillas halcón. Estos hermosos insectos, colibríes del mundo de los invertebrados, están representados por elegantes mariposas de vuelo rápido, que buscan constantemente flores con néctar. Una vez que se encuentra la flor, la polilla se cierne frente a ella, chupando el néctar a través de su probóscide, un tubo oral.
norte
La polilla halcón nocturna europea Deilephila elpenor es una hermosa criatura que se esconde en escamas verdes y rosas, recolectando néctar en medio de la noche. Hace varios años, los científicos descubrieron que esta mariposa puede distinguir colores por la noche, el primer animal nocturno conocido por esto.
Esta mariposa reveló recientemente otro de sus secretos: los trucos neuronales que utiliza para ver bien con luz muy tenue. Por supuesto, estos trucos también son utilizados por otros insectos nocturnos como el Megalopta. Al estudiar la fisiología de los circuitos nerviosos en los centros visuales del cerebro, los científicos encontraron que Deilephila puede ver bien con luz tenue, apilando fotones de manera efectiva que recolecta en diferentes puntos en el espacio y el tiempo.
Esto es un poco como aumentar la velocidad del obturador en una cámara con poca luz. Si deja que el obturador permanezca abierto más tiempo, más luz llegará al sensor de imagen y obtendrá una imagen más brillante. La desventaja es que cualquier cosa que se mueva rápidamente, como un automóvil que pasa, no obtendrá permiso, por lo que el insecto no lo verá.
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Suma neuronal
Para combinar fotones en el espacio, los píxeles individuales de un sensor de imagen se pueden agrupar para crear “superpíxeles” más pequeños pero más grandes. Nuevamente, la desventaja de esta estrategia es que incluso con un brillo alto, la imagen será borrosa y carecerá de detalles nítidos. Pero para un animal nocturno que intenta vivir en la oscuridad, poder ver un mundo brillante, pero desprovisto de detalles y lento, será mejor que no ver nada en absoluto (y esta es la única alternativa).
Los fisiólogos han demostrado que la suma neuronal de fotones en el tiempo y el espacio es extremadamente beneficiosa para la deylephila nocturna. Con cualquier intensidad de luz nocturna, desde el crepúsculo hasta las estrellas, la suma aumenta significativamente la capacidad del deilephil para ver bien con poca luz. De hecho, gracias a estos mecanismos neuronales, las deilephilas pueden ver con una luz 100 veces más tenue de lo que lo harían de otra manera. Los beneficios de la suma son tan grandes que es muy probable que otros insectos nocturnos también confíen en ella para tener una buena visión nocturna.
El mundo que ven los insectos nocturnos puede no ser tan conmovedor o bien resuelto como el que ven sus parientes diurnos activos. Pero el apilamiento asegura que sea lo suficientemente brillante como para interceptar presas, volar al nido y evitar obstáculos. Sin esta habilidad, estarían tan ciegos como el resto de nosotros.
ILYA KHEL
