¿Se pueden ver imágenes creadas con luz invisible? La pregunta suena más a magia que a ciencia, pero es lo que ha conseguido el equipo de Pablo Artal en el laboratorio de óptica de la Universidad de Murcia gracias a un complejo sistema basado en la emisión de pulsos de luz infrarroja. Mediante un sistema de barrido láser, el dispositivo genera imágenes a partir de una longitud de onda que nuestro ojo en teoría no puede ver porque queda fuera de su rango de sensibilidad. Pero hay un pequeño atajo basado en el propio funcionamiento de los fotorreceptores que los investigadores han aprovechado.
“A partir de la Segunda Guerra Mundial, con el desarrollo de los láseres, se empezó a descubrir de manera accidental que algunas personas que miraban momentáneamente a fuentes muy potentes de luz infrarroja llegaban a ver algo”, explica Artal. “Se hicieron experimentos para encontrar una explicación y tras descartar que tuviese que ver con una desviación de la luz al pasar por la córnea descubrieron que se trataba de la absorción simultánea de dos fotones infrarrojos en los receptores de la retina”. Para comprender este fenómeno de doble absorción hay que entender primero como funciona nuestra visión de la luz visible. Cuando un fotón con una energía determinada llega al fotorreceptor, las moléculas que este contiene experimentan un cambio que desata la respuesta electroquímica que viaja desde el nervio óptico al cerebro. Estas moléculas son sensibles solo a determinadas energías, de modo que si el fotón no llega a ese nivel, o se pasa, no hay respuesta en el receptor. Pero ¿y si llegan dos fotones de poca energía pero que juntos suman la energía de un fotón visible? Eso es exactamente lo que pasa cuando dos fotones infrarrojos inciden en la retina.
El receptor se absorbe simultáneamente dos fotones infrarrojos, el equivalente a uno de doble energía
“Lo que sucede es que es una absorción muy improbable, es muy difícil que se absorban simultáneamente dos fotones infrarrojos, simulando que es uno de doble energía”, matiza el investigador murciano. “Para que eso ocurra lo tienes que hacer es aumentar las probabilidades, es decir, tener muchos eventos. Y lo que hacemos es concentrar mucha luz (muchos fotones) en una zona muy pequeña y con un pulso muy breve, para no dañar la retina”. En un trabajo que aparecerá estos días en la revista Óptica, Artal y su equipo describen cómo han usado este pequeño truco para construir imágenes y medir a partir de ahí la agudeza visual de los sujetos en el infrarrojo. “El pulso dura solo unos cientos de femtosegundos, y para generar letras escaneamos ese punto y lo vamos moviendo por la retina en esos intervalos tan cortos”, explica. “Tú ves una letra ‘E’ pero estamos poniéndola punto a punto, construyendo una imagen como los láseres en las discotecas. Con este sistema podemos escribir dos letras o lo que queramos”, precisa.
Tú ves una letra ‘E’ pero estamos poniéndola punto a punto, como los láseres en las discotecas
De esta forma, si llegan al receptor dos fotones infrarrojos con longitud de onda de 1000 nm (nuestra sensibilidad estándar se mueve entre los 400 y los 700 nm) la percepción que produce la suma de ambos es la de un fotón con el doble de energía y la mitad de longitud de onda, es decir, 500 nm, que corresponde al color verde y está en el espectro visible. “En este trabajo solo hemos empleado letras que se ven en verde, pero usando un láser de banda ancha de luz blanca tenemos infrarrojo en todo el rango, esto significa que usando longitudes de onda desde 900 a 1.100 nm al dividirlos podemos generar rojos, verdes y azules, es decir recrear la percepción de todos los colores”.
El trabajo no se limita a la creación del sistema para generar imágenes con luz invisible, sino que Artal y su equipo lo utilizaron para medir la agudeza visual de los sujetos y compararla con la que tienen en el espectro visible. “Proyectamos una letra o lo que queramos y medimos la agudeza visual de los sujetos”, explica el investigador. “El mecanismo permite controlar el tamaño de la letra, e ir haciéndola más pequeña hasta que ya no la ves”. Una vez comparadas las pruebas, el resultado es que la agudeza visual es exactamente igual con luz visible que con este sistema de luz infrarroja de doble absorción. “Yo pensaba que la agudeza iba a ser mejor, porque de hecho cuando la gente utiliza el mismo mecanismo en microscopio una de sus ventajas es que se gana resolución”, confiesa Artal. “Pensaba que con un haz esté tan localizado, quizás podríamos ver detalles mucho mas finos, pero lo que ha ocurrido es que la agudeza es exactamente igual, que también tiene sentido”.
El sistema podría tener algunas aplicaciones útiles en el diagnóstico de problemas de retina
Los autores señalan que el sistema es más que un mero “divertimento” y que podría tener algunas aplicaciones útiles en el diagnóstico de problemas de retina. “Podría servir para evaluar la visión en personas con medios oculares opacos, por ejemplo”, explica Artal. “Imagina que tienes una persona con uno ojo totalmente opaco, por unas cataratas muy severas, y quieres saber qué le pasa, cómo está su visión y si merece la pena operarse. Podríamos llegar a la retina porque el infrarrojo profundo atraviesa muy bien las opacidades, como la niebla; pondríamos las letras y podríamos preguntarle a la persona si las ve o no las ve”. Otro escenario meramente hipotético sería la posibilidad de ver si algunas degeneraciones maculares se manifiestan de forma precoz con esta luz invisible. “Si unos fotorreceptores que empiezan a estar dañados empiezan a funcionar peor en el infrarrojo que en el visible, esto podría ser determinar varios años antes que hay unos fotorreceptores que empiezan a fallar, por ejemplo. Quizá se pueda estudiar su uso en este tipo de diagnóstico precoz”. En cualquier caso, se abre una puerta y un territorio que hasta ahora nadie había explorado: lo que podremos descubrir generando imágenes con luz invisible.
Referencia: Visual acuity in two-photon infrared vision (Optica)
