Decifrare il codice della vista
La retina è uno strato sottile di tessuto neurale situata nella parte posteriore dell’occhio. Comprende uno strato di cellule specializzate, note come fotorecettori, che catturano la luce in entrata e la trasformano in segnali elettrici che vengono poi trasmessi a una complessa rete di neuroni contenenti cellule bipolari e gangliari. Queste ultime perfezionano e amplificano i segnali prima che vengano trasmessi al cervello attraverso il nervo ottico. Tuttavia, numerosi aspetti del nostro senso visivo rimangono poco chiari: ad esempio in che modo questi segnali elettrici rappresentano le informazioni visive delle scene naturali con oggetti reali, movimento e alterazioni nelle condizioni di illuminazione.
Informazioni approfondite sul circuito neuronale della retina
L’obiettivo chiave del progetto CODE4Vision(si apre in una nuova finestra), finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, consisteva nel comprendere meglio l’elaborazione dei segnali visivi e sviluppare strategie terapeutiche per il trattamento delle retine ammalate. I ricercatori hanno applicato un nuovo metodo per la registrazione dei segnali neuronali nelle cellule della retina assieme a una potente tecnica di analisi dei dati. Nel complesso, ciò ha consentito di visualizzare una parte importante del circuito della retina: la struttura delle connessioni tra lo strato dei neuroni efferenti della retina e lo strato precedente degli input eccitatori. Le nuove informazioni approfondite sulle connessioni nella retina hanno condotto allo sviluppo di nuovi modelli matematici(si apre in una nuova finestra) per descrivere in che modo questo tessuto codifichi le scene visive naturali. «Attualmente comprendiamo meglio le cause che conducono tipi diversi di neuroni efferenti della retina a reagire diversamente alla stessa scena, nonché i loro ruoli nella vista», spiega Tim Gollisch, ricercatore principale.
Il trattamento delle malattie della retina
La retinite pigmentosa(si apre in una nuova finestra) è una malattia dell’occhio associata alla degenerazione dei fotorecettori, che colpisce milioni di persone in tutto il mondo. Data la mancanza di cure disponibili, sono stati compiuti considerevoli sforzi per il recupero della vista. Una strategia promettente consiste nell’inserimento di proteine sensibili alla luce nei neuroni della retina che sopravvivono, trasformandoli in sensori di luce artificiali, un approccio noto come optogenetica. Sono presenti prove che indicano che la normale luce proveniente dall’ambiente non conduca a una risposta appropriata in questi sensori di luce artificiali. Pertanto, i ricercatori di CODE4Vision hanno calibrato l’apparato di stimolazione visiva per conseguire livelli necessari di luce luminosa che attivino i sensori di luce artificiali impiantati all’interno della retina. Attraverso l’utilizzo dell’analisi e dei modelli matematici di CODE4Vision, i ricercatori sono stati in grado di perfezionare le modifiche per la proiezione, il che ha condotto a un’applicazione ottimizzata della terapia optogenetica per la retinite pigmentosa. Questo processo è stato convalidato all’interno di un modello murino della malattia in cui sono state osservate risposte migliori da parte della stimolazione artificiale. «Rendendo la stimolazione artificiale della retina più naturale, speriamo che diventi più semplice per il cervello comprendere la scena visiva, con un conseguente migliore recupero delle sensazioni visive», sottolinea Gollisch.
Il futuro delle terapie di recupero della vista
Nel complesso, le scoperte di CODE4Vision hanno fornito una migliore comprensione dell’orchestrazione del circuito neurale della retina e del modo in cui vengono elaborate le scene visive naturali. «L’indagine della codifica degli stimoli naturali da parte della retina è un processo in corso e pianifichiamo di aggiornare ed estendere continuamente i nostri modelli», evidenzia Gollisch. Il team è inoltre interessato a rivelare in che modo le informazioni contestuali, quali l’intensità media della luce o il contrasto nell’ambiente attuale, condizionino tale codifica. Inoltre, al fine di migliorare l’approccio terapeutico della stimolazione artificiale, i ricercatori testeranno diversi tipi di molecole sensibili alla luce con l’obiettivo di identificare i candidati più promettenti per un futuro sfruttamento in ambito clinico.
Parole chiave
CODE4Vision, retina, neuroni, sensore di luce artificiale, fotorecettori, cellule gangliari, retinite pigmentosa, recupero della vista
