Migliore comprensione della funzione delle cellule bipolari della retina
Nell’apparato visivo, un gruppo di neuroni chiamati cellule bipolari raccoglie i segnali dei fotorecettori evocati dalla luce nella retina esterna e li trasmette alle cellule gangliari retiniche interne. Da lì, le immagini vengono proiettate al cervello come informazioni. Esistono almeno 14 tipi di cellule bipolari, e il modo unico in cui trasformano i segnali dei fotorecettori permette ai circuiti neurali della retina interna di formare una descrizione visiva del mondo. Essendo strutturalmente e funzionalmente ben comprese dai ricercatori, le cellule bipolari hanno offerto al progetto europeo switchBoard, finanziato dalle azioni ITN-ETN Marie Skłodowska-Curie, l’opportunità di approfondire le modalità con cui i segnali di ingresso, provenienti dai fotorecettori sensibili alla luce, vengono trasmessi alle cellule gangliari che formano il nervo ottico. «La metafora di switchBoard è arrivata durante la stesura di un articolo di revisione sulle cellule bipolari in quanto “elementi costitutivi della visione”. Le cellule bipolari, però, non solo collegano i segnali di ingresso del fotorecettore con le cellule gangliari retiniche, ma sembrano anche elaborare questi segnali», spiega Thomas Euler, coordinatore del progetto.
La retina come modello ideale
A differenza della maggior parte dei sistemi cerebrali, gli input e gli output sensoriali della retina possono essere misurati con relativa facilità. I ricercatori all’inizio della carriera del progetto switchBoard, finanziati dal programma Marie Skłodowska-Curie, hanno utilizzato le retine di diversi modelli animali per indagare l’elaborazione dei segnali sensoriali. L’attività neuronale nella retina è stata misurata sia a livello di rete che a livello sinaptico utilizzando registrazioni multielettrodo e l’imaging a due fotoni. Questi metodi di indagine pratica sono stati integrati con approcci teorici per estrarre e prevedere le «caratteristiche generali» della funzione delle cellule bipolari. Inoltre, i ricercatori hanno avuto a disposizione anche una serie di ulteriori tecnologie all’avanguardia che vanno dall’immunomarcatura alla microscopia elettronica per identificare le strutture cellulari e sinaptiche. Una scoperta cruciale è stata che i pesci zebra elaborano il colore attraverso lo spazio visivo per abbinarlo alle scene naturali sott’acqua, suggerendo che i loro circuiti retinici si sono evoluti per elaborare informazioni visive importanti dal punto di vista comportamentale. Un’altra scoperta chiave in un modello murino è stata che i piccoli movimenti oscillatori involontari degli occhi, noti come nistagmo, osservati in pazienti con cecità notturna stazionaria congenita, sono probabilmente causati dall’attività nei circuiti retinici interni. Individuare l’origine del disturbo potrebbe aprire la strada alle terapie.
Una migliore comprensione delle malattie della retina
Nonostante il deterioramento e, nel peggiore dei casi, la perdita dei fotorecettori, nelle persone con disabilità visive, la maggior parte delle funzioni delle cellule bipolari è comunque mantenuta. Questo rende le cellule bipolari un bersaglio importante per varie terapie che mirano a sostituire o salvare la funzione dei fotorecettori. switchBoard ha contribuito alle conoscenze relative al modo in cui le cellule bipolari cambiano dal punto di vista morfologico e funzionale, e si collegano con altri neuroni alla base di queste terapie. «Garantendo a questi 15 giovani ricercatori internazionali una formazione approfondita in neuroscienze sperimentali e computazionali, neurotecnologia e biomedicina, il progetto ha contribuito alla prossima generazione (o alle prossime generazioni) di giovani scienziati esperti di retina e quindi alla capacità dell’UE di affrontare i problemi di salute», afferma Euler.
Parole chiave
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