Un estudio descubre nuevas complejidades sinápticas dentro de la retina

Un estudio de Northwestern Medicine ha descubierto nuevos mecanismos celulares dentro de la retina, hallazgos que podrían ayudar a avanzar en el desarrollo de terapias específicas para enfermedades y afecciones que afectan la visión, según los hallazgos publicados en Comunicaciones de la naturaleza.

Las sinapsis del cono dentro de la retina del ojo ayudan al cerebro a procesar los cambios en la luz. Es una sinapsis única porque ha evolucionado para indicar cambios en la intensidad de la luz, dijo Steven DeVries, MD, Ph.D., David Shoch, MD, Ph.D., profesor de oftalmología y autor principal del estudio.

«En contra de la intuición, la liberación de neurotransmisores del cono es alta en la oscuridad y se reduce con la luz. Cuando la luz es más brillante, la reducción es mayor. Cuando las luces son más tenues, es más pequeña; funciona de manera diferente a la mayoría de las sinapsis que utilizan un aumento en la liberación del transmisor para señalar potenciales de acción digitales de todo o nada», dijo DeVries.

A diferencia de la mayoría de las otras sinapsis en el cerebro, cada sinapsis de cono individual está conectada a más de una docena de tipos diferentes de neuronas postsinápticas, las células bipolares, que transmiten información en paralelo a la retina interna. En la retina interna, estas corrientes paralelas no solo contribuyen a la visión consciente sino también a procesos subconscientes como la estabilización de la mirada.

En el estudio actual, que involucró retinas de mamíferos no humanos, los investigadores primero usaron microscopía de súper resolución para mapear las ubicaciones de los sitios de liberación del transmisor, las proteínas de recaptación del transmisor y los contactos postsinápticos en la sinapsis del cono. Luego utilizaron un enfoque llamado «contabilidad sináptica» para relacionar la cantidad de transmisor liberado por un cono con las respuestas en cada tipo de célula bipolar postsináptica.

«El transmisor se libera en paquetes o cuantos cuando una vesícula se fusiona con la membrana presináptica. Dado que la mayoría de las sinapsis implican contactos directos uno a uno a través de una hendidura estrecha, se supone que un cuanto detectado es igual a un cuanto liberado. La sinapsis del cono tiene un diseño diferente que anula esta suposición. Desarrollamos una forma de estimular un cono y contar las vesículas que se liberan al mismo tiempo que se cuenta la cantidad de vesículas que detecta la neurona postsináptica», dijo DeVries.

Usando estas técnicas, los investigadores demostraron que ciertos tipos de células bipolares responden a eventos de fusión individuales y cuantos totales, mientras que otros tipos responden a grados de eventos localmente coincidentes, creando una suma no lineal. Estas diferencias son causadas por una combinación de factores específicos de cada tipo de célula bipolar, incluida la distancia de difusión, el número de contacto, la afinidad del receptor y la proximidad a los transportadores.

«La retina externa usa la misma caja de herramientas que en otras partes del sistema nervioso central, como vesículas, zonas de liberación sináptica y receptores postsinápticos, pero organiza estos elementos de formas novedosas para lograr un tipo de procesamiento diferente y muy localizado. El procesamiento analógico también se encuentra en el árbol dendrítico de las neuronas del sistema nervioso central, donde ocurre la mayor parte del cálculo, tanto lineal como no lineal», dijo DeVries.

Según DeVries, el próximo paso de su equipo incluye el uso de un tipo nuevo y más potente de microscopía de superresolución para determinar los componentes proteicos que forman las sinapsis cónicas.

«Una de las formas en que las diferentes células bipolares dividen la señal del cono es que algunas de ellas son muy sensibles a las señales pequeñas y otras requieren señales fuertes para responder; la ‘señal fuerte’ o célula bipolar de alto umbral tiene un tipo único de señal insensible receptor postsináptico. También nos gustaría identificar este receptor», dijo DeVries.