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Copiando los ojos de los animales

Área: Tecnología — Diciembre 11, 2005

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Inspirándose en la fisiología del ojo de los animales los bioingenieros quieren desarrollar nuevas tecnologías para mejorar las cámaras de video y otros dispositivos ópticos.
No sería la primera vez que el ser humano alcanza un logro tecnológico y luego se da cuenta que la naturaleza lo descubrió hace mucho tiempo. Tampoco es la primera vez que se inspira directamente en la naturaleza para desarrollar algo nuevo.
Los mecanismos biológicos han evolucionado, gracias a la selección natural, durante millones de años hasta alcanzar una solución óptima a un problema. En el caso de los insectos la estructura de sus ojos lleva sobre la Tierra cientos de millones de años desde que sus antepasados, unos artrópodos marinos, desarrollaran ojos facetados por primera vez. Como los trilobites, ya extintos, que contaban con ese tipo de ojos.
Algunos investigadores desean aplicar este tipo de “recetas” sobre problemas tecnológicos actuales y crear modernas tecnologías. Para ello utilizan una estructura tridimensional de polímero que imita los componentes del ojo de algunos animales, desde la lente a los detectores de luz.
Aunque los ojos de estos animales fueron estudiados hace mucho tiempo, es ahora cuando disponemos de la tecnología necesaria para poder replicarlos. Algunos creen que la utilización de polímeros flexibles puede ser un buen camino. Incluso copiar la estructura tridimensional de un ojo facetado de insecto es ahora posible.
La naturaleza ha encontrado diversas maneras de formar una imagen mediante el enfoque de rayos de luz sobre una capa fotosensible. Los ojos de mamíferos, reptiles, anfibios y peces son muy parecidos en su estructura porque provienen de un antepasado común. Son poco más o menos como una cámara cuyo objetivo es una lente simple llamada cristalino, y el papel de la película es jugado por la retina. El enfoque se consigue, en general, variando la forma del cristalino o cambiando la forma del globo ocular.
La ballena por ejemplo posee un sistema hidráulico que varía la forma de globo ocular para cambiar la distancia del cristalino a la retina y conseguir así enfocar la imagen. Luke Lee y Robert Szema (University of California, Berkeley) ya han creado una versión de ojo de ballena gracias a una lente dinámica plástica barata que cambia su curvatura mediante la aplicación de una presión.
Los objetivos de ojo de pez actuales, que proporcionan un ángulo de visión muy grande, son muy complicados y caros debido a la gran cantidad de lentes que contienen. Con el nuevo sistema se puede controlar la curvatura de la lente, y estos objetivos serían mucho más baratos y efectivos.
De momento sólo dispone de unos prototipos. En el futuro veremos si la idea cuaja comercialmente.
En el caso de los insectos los ojos están compuestos de miles de lentes que proporcionan cada una un “pixel” de imagen. No son miles de ojos, sino un ojo compuesto cuyos componentes funcionan separadamente, con su lente, su cámara y su célula fotosensible. Los ojos de las libélulas cuentan con 30.000 componentes. Esos 30.000 píxeles les proporcionan 360 grados de visión. Todos estos “píxeles” son procesados simultáneamente en el ojo y permite a estos insectos tener una detección del movimiento muy eficiente.
Robert Olberg de Union College en Schenectady (New York) quiere conseguir un sistema de captación de imagen panorámico de 180 grados usando este sistema. Para ello combina lentes de polímero con guías de ondas que transmiten la luz hasta los fotodetectores.
Combinando dos de estos dispositivos se obtendría una cámara omnidireccional que cubriría 360 grados. Podría ser utilizado para vigilancia, o en su versión pequeña podría ser ingerido por un paciente para que los médicos observen el interior de su cuerpo sin preocuparse de hacia donde apunta la cámara.
Quizás es verdad que la naturaleza es sabia y por tanto haya que copiar más brillantes soluciones que ella encontró hace mucho tiempo.

Referencia: Science 18 November 2005: 1148-1150 DOI: 10.1126/science.1115248.

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