Tworzenie obrazu przetwarzania informacji wzrokowych
Kluczem do sukcesu finansowanego ze środków UE projektu Neural Circuits było wykorzystanie siatkówkowych komórek nerwowych w modelu myszy, ponieważ elementy siatkówki u myszy można łatwo aktywować i monitorować. Do sklasyfikowania typów pojedynczego neuronu wykorzystano transgeniczne myszy o genetycznie oznakowanych komórkach. W szczególności przyłączono komórki amakrynowe za pomocą białek egzogennych, aby w miarę potrzeb można je było aktywować lub dezaktywować. Komórki amakrynowe to neurony wstawkowe, które zwykle łączą się z komórkami zwojowymi siatkówki. Działanie siatkówki skupia się na efektach różnicowych przy różnych poziomach oświetlenia — pręciki są aktywne w warunkach przyciemnionego światła lub w mroku, natomiast czopki uaktywniają się w świetle dziennym. Badacze wykorzystali technikę mikroskopii dwufotonowej i organizm myszy o neuronach posiadających ekspresję wzmocnionego żółtego białka fluorescencyjnego (EYFP), a następnie zarejestrowali aktywność dużego skupiska komórek zwojowych typu ON, zwykle umiejscowionych niedaleko powierzchni siatkówki (znanych jako PV1). Poprzednie badania wykazują, że w przypadku komórki PV1 nie istnieje otoczenie dla bodźców, które aktywuje tylko pręciki, podczas gdy dla poziomów światła odpowiadających stymulacji czopków, komórka PV1 wykazuje wyraźny antagonizm otoczenia ośrodka. Zjawisko to umożliwia wykrywanie krawędzi i poprawę kontrastu w obrębie kory wzrokowej. Badacze odkryli, że próg dla pręcikowych komórek zwojowych ON (dwubiegunowych) zbiegał się dokładnie z poziomem światła, przy którym możliwe było wykrycie zahamowania w komórkach PV1. Proces selektywnej aktywacji otoczenia hamującego został następnie określony przez manipulację chemiczną i pomiar elektrofizjologiczny. Dane eksperymentalne wskazują na komórki amakrynowe, które używają kwasu gamma-aminomasłowego (GABA) jako neuroprzekaźnika odpowiedzialnego za mediację otoczenia hamującego. Zarówno pikrotoksyna hamująca GABA, jak i tetradoksyna blokująca kanał sodowy zmniejszyły prądy blokujące, podczas gdy poziom wzbudzenia pozostał nienaruszony dzięki użyciu strychniny działającej antagonistycznie w stosunku do glicyny. Ponadto hamowanie GABA-ergiczne występuje tylko przy poziomach światła umożliwiających aktywację czopków i jest przekazywane przez dwubiegunowe komórki czopków ON. Podsumowując, wyniki projektu zwróciły uwagę na fakt, że przełącznik obwodu nerwowego uruchamia otwarte szpiczaste GABA-ergiczne komórki amakrynowe poprzez sprzężenie elektryczne z dwubiegunowymi komórkami czopków ON, i że jest on przełączany (włączany i wyłączany) wraz z aktywacją czopków. Wyniki projektu Neural Circuits pokazały w jaki sposób przebiega przetwarzanie informacji wzrokowych. Techniki wykorzystane przez badaczy mają także zastosowanie w badaniach innych obszarów mózgu.
