Da sempre ci interroghiamo rispetto al modo in cui percepiamo il nostro spazio visivo, per esempio su proprietà semplici quali luminanza e contrasto. La ricerca dell’UE ha studiato a fondo il modo in cui le connessioni sinaptiche nel circuito neuronale della retina codificano le informazioni visive.
La retina è esposta a intensità visive che variano di diversi ordini di grandezze. Ma i fotorecettori nella retina hanno un intervallo dinamico più piccolo e presentano sensibilità uniforme alla luce. L’ipotesi tradizionale è che i circuiti neuronali nella retina subiscano un adattamento per aumentare l’intervallo dinamico. Ma un altro tipo di plasticità, la facilitazione, potrebbe essere responsabile di questa sensibilità.
Il progetto SYNAPSE TRANSMISSION (Synaptic mechanisms underlying neural coding in the retina during visual response) ha utilizzato microscopia multifotonica e nuovi reporter ottici geneticamente codificati su un sistema modello costituito dalla retina delle larve di pesce zebra. L’obiettivo era determinare cosa accade sulle sinapsi delle cellule bipolari e amacrine nella retina in differenti illuminazioni contrastate.
Utilizzando tale metodologia i risultati iniziali della ricerca mostravano che differenti terminali sinaptici della stessa cellula bipolare possono trasmettere informazioni in modo differente a cellule gangliari post-sinaptiche a valle. Tale computazione “multiplex” ampia il repertorio dell’elaborazione e computazione sinaptiche e potrebbe essere applicata ad altre aree del cervello. I risultati iniziali della ricerca spronano a ulteriori indagini in questo settore.
Gli scienziati di SYNAPSE TRANSMISSION hanno studiato anche la computazione sinaptica sui terminali di cellule bipolari e amacrine in presenza e assenza di cellule di Müller. Variando le intensità di luminanza e il contrasto temporale i risultati indicavano che la retina può essere ancora funzionale, sebbene con minor capacità, in termini di elaborazione delle informazioni visive.
Oltre a questo lavoro si è cercato di sviluppare un nuovo strumento ottico che in futuro serva a studiare la trasmissione sinaptica. In primo luogo gli scienziati miravano all’attivazione controllata sia spazialmente che temporalmente dei terminali sinaptici senza perturbare l’intera cellula neuronale; a tal fine hanno sviluppato un metodo per indirizzare la canalrodopsina sulla membrana presinaptica. In secondo luogo è stato avviato un progetto collaborativo per sviluppare nuovi reporter ottici con spostamento verso il rosso dello spettro per monitorare i segnali del glutammato nei terminali sinaptici.
Altri sistemi sensoriali presentano sfide simili. I risultati della ricerca di SYNAPSE TRANSMISSION potrebbero quindi aiutare i ricercatori a comprendere meglio la funzione neurale e sinaptica e il modo in cui questi circuiti codificano le informazioni sensoriali.
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