Para el segundo trimestre, mucho antes de que los ojos de un bebé puedan ver imágenes, pueden detectar la luz. Pero se pensaba que las células sensibles a la luz en la retina en desarrollo, la delgada capa de tejido cerebral similar a la parte posterior del ojo, eran simples interruptores de encendido y apagado, presumiblemente allí para configurar las 24 horas del día. ritmos nocturnos que los padres esperan que su bebé siga.
Los científicos de la Universidad de California, Berkeley, han encontrado evidencia de que estas células simples en realidad se comunican entre sí como parte de una red interconectada que le da a la retina más sensibilidad a la luz de lo que alguna vez se pensó, y que puede mejorar la influencia de la luz en el comportamiento y el desarrollo del cerebro. de maneras insospechadas.
En el ojo en desarrollo, quizás el 3% de las células ganglionares, las células de la retina que envían mensajes a través del nervio óptico al cerebro, son sensibles a la luz y, hasta la fecha, los investigadores han encontrado seis subtipos diferentes que se comunican con varios lugares en el cerebro. Algunos hablan con el núcleo supraquiasmático para ajustar nuestro reloj interno al ciclo día-noche. Otros envían señales al área que hace que nuestras pupilas se contraigan con luz brillante.
Pero otros se conectan a áreas sorprendentes: la perihabenula, que regula el estado de ánimo, y la amígdala, que se ocupa de las emociones. En ratones y monos, la evidencia reciente sugiere que estas células ganglionares también se comunican entre sí a través de conexiones eléctricas llamadas uniones huecas, lo que implica mucha más complejidad en los ojos inmaduros de roedores y primates de lo que se imaginaba.
“Dada la variedad de estas células ganglionares y que se proyectan a muchas partes diferentes del cerebro, me pregunto si desempeñan un papel en cómo la retina se conecta con el cerebro”, dijo Marla Feller, profesora de molecular molecular de UC Berkeley, autor principal del estudio que aparece en la revista Current Biology. “Tal vez no para los circuitos visuales, sino para los comportamientos no visuales. No solo el reflejo pupilar de luz y los ritmos circadianos, sino posiblemente explicando problemas como las migrañas inducidas por la luz, o por qué la fototerapia funciona para la depresión”.
Sistemas paralelos en el desarrollo de la retina.
Las células, llamadas células ganglionares de la retina intrínsecamente fotosensibles (ipRGC), se descubrieron hace solo 10 años, sorprendiendo a aquellos como Feller que habían estado estudiando la retina en desarrollo durante casi 20 años. Ella jugó un papel importante, junto con su mentora, Carla Shatz, de la Universidad de Stanford, al mostrar que la actividad eléctrica espontánea en el ojo durante el desarrollo, las llamadas ondas retinianas, es fundamental para configurar las redes cerebrales correctas para procesar imágenes más tarde. en.
De ahí su interés en los ipRGC que parecían funcionar en paralelo con las ondas retinales espontáneas en la retina en desarrollo.
“Pensamos que (los cachorros de ratón y el feto humano) eran ciegos en este punto del desarrollo”, dijo Feller, profesor distinguido Paul Licht en ciencias biológicas y miembro del Instituto de Neurociencia Helen Wills de UC Berkeley. “Pensamos que las células ganglionares estaban allí en el ojo en desarrollo, que estaban conectadas al cerebro, pero que en realidad no estaban conectadas a gran parte del resto de la retina. Ahora, resulta que están conectadas el uno al otro, lo cual fue algo sorprendente”.
El estudiante graduado de UC Berkeley Franklin Caval-Holme combinó imágenes de calcio de dos fotones, registro eléctrico de células enteras, farmacología y técnicas anatómicas para mostrar que los seis tipos de ipRGC en la retina del ratón recién nacido se unen eléctricamente, a través de uniones vacías, para formar una retina. La red que encontraron los investigadores no solo detecta la luz, sino que responde a la intensidad de la luz, que puede variar casi mil millones de veces.
Los circuitos de unión de huecos fueron críticos para la sensibilidad a la luz en algunos subtipos de ipRGC, pero no en otros, proporcionando una vía potencial para determinar qué subtipos de ipRGC proporcionan la señal para comportamientos no visuales específicos que evoca la luz.
“La aversión a la luz, que los cachorros desarrollan muy temprano, depende de la intensidad”, lo que sugiere que estos circuitos neuronales podrían estar involucrados en el comportamiento de aversión a la luz, dijo Caval-Holme. “No sabemos cuál de estos subtipos de ipRGC en la retina neonatal realmente contribuye al comportamiento, por lo que será muy interesante ver qué papel tienen todos estos subtipos diferentes”.
Los investigadores también encontraron evidencia de que el circuito se sintoniza de una manera que podría adaptarse a la intensidad de la luz, lo que probablemente tenga un papel importante en el desarrollo, dijo Feller.
“En el pasado, las personas demostraron que estas células sensibles a la luz son importantes para cosas como el desarrollo de los vasos sanguíneos en la retina y el arrastre ligero de los ritmos circadianos, pero fueron una especie de respuesta de encendido / apagado, donde se necesita algo de luz o nada de luz “, dijo. “Esto parece argumentar que en realidad están tratando de codificar para diferentes intensidades de luz, codificando mucha más información de lo que la gente había pensado anteriormente”.
Mayor información: Franklin Caval-Holme, Yizhen Zhang, Marla B. Feller and Show footnotes. «Gap Junction Coupling Shapes the Encoding of Light in the Developing Retina». Current Biology, Published: 07 November 2019.