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    Desde el ojo hasta el cerebro: Los investigadores Mapa conexiones funcionales entre neuronas de la retina en la Resolución de una sola célula

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    Desde el ojo hasta el cerebro: Los investigadores Mapa conexiones funcionales entre neuronas de la retina en la Resolución de una sola célula

    Mensaje por Invitado el Jue Oct 07, 2010 4:19 pm

    Desde el ojo hasta el cerebro: Los investigadores Mapa conexiones funcionales entre neuronas de la retina en la Resolución de una sola célula

    ScienceDaily (6 de octubre de 2010)
    Mediante la comparación de un definido con claridad visual de entrada con la salida eléctrica de la retina, los investigadores del Instituto Salk para Estudios Biológicos fueron capaces de rastrear por primera vez el circuito neuronal que conecta con los fotorreceptores individuales ganglionares de la retina células, las neuronas que transmiten las señales visuales desde el ojo hasta el cerebro.


    Un sistema de registro neuronal único desarrollado por un equipo internacional de físicos de alta energía, que es capaz de grabar simultáneamente las señales eléctricas generadas por pequeños cientos de neuronas de salida de la retina, es uno de los elementos esenciales del estudio. Electrodos de registro se muestran en primer plano y células ganglionares de la retina en el fondo. (Crédito: Estudios Biológicos: Cortesía del Dr. imagen EJ, Chichilnisky Instituto Salk para)

    Sus medidas, publicado en el 7, 2010, edición octubre de la revista Nature, no sólo revelan los cálculos en un circuito neural en la resolución primaria de las neuronas individuales, sino también arrojar luz sobre el código utilizado por los nervios de la retina para transmitir la información de color para el cerebro.

    "Nadie ha visto la transformación de toda la entrada-salida realizada por circuitos completos en la retina con una resolución de una sola célula," dice el autor principal del EJ Chichilnisky, Ph.D., profesor asociado en el Laboratorio de Neurobiología de Sistemas. "Creemos que estos datos nos permiten entender más profundamente cálculos neuronales en el sistema visual y, finalmente, nos puede ayudar a construir mejores implantes de retina".

    Uno de los elementos esenciales que hicieron posible los experimentos fue el sistema único de registro neuronal desarrollada por un equipo internacional de físicos de altas energías de la Universidad de California en Santa Cruz, la Universidad AGH de Ciencia y Tecnología, Cracovia, Polonia, y la Universidad de Glasgow, Reino Unido. Este sistema es capaz de grabar simultáneamente las señales eléctricas generadas por pequeños cientos de neuronas de salida de la retina que transmiten información sobre el mundo visual exterior al cerebro. Estas grabaciones se hacen en alta velocidad (más de diez millones de muestras por segundo) y con los detalles espaciales finos, suficiente para detectar incluso una población local completa de las células de salida pequeña y densamente espaciados conocida como "enana" las células ganglionares de la retina.

    Las células ganglionares de la retina se clasifican en función de su tamaño, las conexiones se forman, y sus respuestas a la estimulación visual, que puede variar ampliamente. A pesar de sus diferencias, todos tienen una cosa en común: un axón largo que se extiende en la parte del cerebro y las formas del nervio óptico.

    El tratamiento visual comienza cuando los fotones entrar en la huelga de los ojos de uno o más de los 125 millones de células nerviosas sensibles a la luz en la retina. Esta primera capa de células, que son conocidas como bastones y conos, convierte la información en señales eléctricas y las envía a una capa intermedia, que a su vez transmite las señales a los 20 o más tipos distintos de células ganglionares de la retina.

    En un estudio anterior, Chichilnisky y su equipo encontraron que cada tipo de células ganglionares de la retina forma una red sin costuras que cubre el espacio visual que transmite una imagen completa visuales al cerebro. En el estudio actual, investigador postdoctoral y co-primer autor Greg D. Field, Ph.D., y sus colaboradores zoom en el patrón de conectividad entre las capas de células ganglionares de la retina y la red completa de receptores de cono.

    Los investigadores de Salk grabada simultáneamente cientos de células ganglionares de la retina, y en base a las propiedades de respuesta a la densidad y la luz, identificado cinco tipos de células: las células ON y OFF enano, ON y OFF sombrilla células, y las pequeñas células bistratified, que en conjunto representan aproximadamente el 75 por ciento de todas las células ganglionares de la retina.

    Para resolver la estructura fina de los campos receptivos, las pequeñas ventanas, de forma irregular a través del cual las neuronas en ver la retina del mundo-los autores utilizaron estímulos con píxeles diez veces más pequeño. "En lugar de una región difusa de la sensibilidad a la luz, hemos detectado punteada islas de sensibilidad a la luz separados por regiones de ninguna sensibilidad a la luz", dice.

    Cuando se combina con información sobre la sensibilidad espectral de los conos individuales, no los mapas de estas islas punteada sólo permitió a los investigadores a crear el mosaico completo de cono que se encuentran en la retina, sino también a la conclusión de que el cono alimenta información a la que células ganglionares de la retina.

    "Sólo mediante la estimulación de las células de entrada y teniendo una grabación de alta densidad de células de producción, podemos identificar todas las entradas individuales y las células de salida y averiguar quién está conectado a quién", dice Chichilnisky.

    Chichilnisky y su equipo descubrieron que las poblaciones de ON y OFF enano de jardín y las células de cada muestra a la población completa de los conos sensibles a la luz roja o verde, con las células enano de muestreo estos conos de una manera sorprendentemente no aleatoria. Sólo las células enano OFF recibió con frecuencia importante contribución de los conos sensibles a la luz azul.

    La investigación fue financiada en parte por la Fundación Helen Hay Whitney, la Fundación Alemana de Investigación, los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Chapman, Miller, del Instituto de Investigación Básica y la Ciencia, el Ministerio polaco de Ciencia y Educación Superior, la Burroughs Wellcome Trust , la Fundación McKnight, de la Fundación Nacional de Ciencias, la Fundación Sloan, Ingeniería y el Consejo de Investigaciones Físicas Ciencias y la Sociedad Real de Edimburgo.

    Los investigadores que también contribuyeron al trabajo incluyen co-primer autor Jeffrey L. Gauthier, Ph.D., Greschner Martin, Timothy A. Machado, Laura H. Jepson, y Jonathan Shlens en el Laboratorio de Neurobiología de Sistemas en el Instituto Salk, co- el primer autor Alexander Sher y Alan Litke en el Instituto Santa Cruz de Física de Partículas de la Universidad de California, Santa Cruz, Deborah E. Gunning y Keith Mathieson en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Glasgow, Dabrowski Wladyslaw en la Facultad de Física y Ciencias de la Computación Aplicada de la Universidad AGH de Ciencia y Tecnología de Cracovia, y Liam Paninski en el Departamento de Estadística y el Centro para la Neurociencia Teórica en la Universidad de Columbia, Nueva York.

    Nota del Editor: Este artí*** no está destinado a proporcionar consejo médico, diagnóstico o tratamiento.

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