Le cellule bipolari della retina rappresentano un modello pressoché perfetto per imparare come gli input sensoriali vengono tradotti in output significativi da una singola classe di neuroni.
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 da 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.
Thomas Euler, coordinatore del progetto, spiega che le cellule bipolari, però, non solo collegano i segnali di ingresso del fotorecettore con le cellule gangliari retiniche, ma sembrano anche elaborare questi stessi segnali.
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 del progetto switchBoard, hanno utilizzato retine di diversi modelli animali per indagare l’elaborazione dei segnali sensoriali.
L’attività neuronale della 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 sono stati integrati con approcci teorici per prevedere le caratteristiche generali della funzione delle cellule bipolari.
Inoltre, i ricercatori hanno avuto a disposizione anche una serie di ulteriori tecnologie all’avanguardia, come l’immunomarcatura, la microscopia elettronica che gli ha permesso di 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 esemplari con cecità notturna stazionaria congenita, sono probabilmente causati dall’attività nei circuiti retinici interni. Individuare l’origine del disturbo potrebbe aprire la strada a delle terapie.
Migliora la 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. Il progetto switchBoard ha contribuito a conoscere il 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.
