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Nuevo microscopio decodifica complejo Circuito de los Ojos


Las propiedades de los estímulos ópticos deben ser transmitidos desde el ojo hasta el cerebro. Para hacer esto de manera eficiente, la información pertinente se extrae por el pre-procesamiento en el ojo. Por ejemplo, algunas de las células ganglionares de la retina, que transmiteninformación visual al cerebro a través del nervio óptico, sólo reaccionan a los estímulos de luz en movimiento en una dirección particular. Esta selectividad en la dirección es generada por las interneuronas inhibitorias que influyen en la actividad de las células ganglionares a través de sus sinapsis


El uso de un método de microscopía nuevo desarrollada en el Instituto, los científicos del Instituto Max Planck para la Investigación Médica en Heidelberg han descubierto ahora que la distribución de las sinapsis entre las células ganglionares y las interneuronas sigue reglas muy específicas. Sólo las dendritas que se extienden desde el cuerpo celular de las células amacrinas en una dirección opuesta a la dirección preferida de las células ganglionares de la conexión con la célula ganglionar. 


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Las células sensoriales de la retina del ojo de los mamíferos convertir los estímulos luminosos en señales eléctricas y las transmiten a través de las interneuronas aguas abajo de las células ganglionares de la retina que, a su vez, las remitirá al cerebro. Las interneuronas están conectados entre sí de tal manera que las células ganglionares de la persona recibe la información visual de un área circular del campo visual conocido como el campo receptivo. Algunas células ganglionares sólo se activan, por ejemplo, cuando la luz cae en el centro de sus campos receptivos y el borde permanece oscura (en células). Lo contrario es el caso de las células ganglionares de la otra (células OFF). Y también hay células ganglionares que se activan por la luz que barre a través de sus campos receptivos en una determinada dirección; movimiento en la dirección opuesta (nulo) inhibe la activación de la dirección. 


Starburst células amacrinas, que modulan la actividad de las células ganglionares a través de conexiones sinápticas inhibitorias, desempeñan un papel importante en este sentido la selectividad. El mismo grupo de investigación en el Instituto Max Planck en Heidelberg demostró un número de años que Starburst células amacrinas son activadas por estímulos en movimiento. Cada rama del árbol dendrita circular preferentemente reacciona a los estímulos que se alejan del cuerpo celular, los movimientos en la dirección opuesta, hacia el cuerpo celular, inhibir su actividad. En la zona central alrededor de la célula dendritas cuerpo de la función sólo como receptores de las señales sinápticas, mientras que las dendritas en el acto periferia como transmisores también – y, por tanto, también como los axones. Si estas dendritas causa de la selectividad de dirección en las células ganglionares o si las células ganglionares de “calcular” que con otras señales no estaba clara hasta ahora. 


Max Planck investigadores Kevin Briggman, Helmstaedter Moritz y Winfried Denk han descubierto ahora que, a pesar de las propias células son simétricas, las sinapsis entre las células ganglionares de la retina y las células amacrinas estelar se distribuyen asimétricamente: visto desde el de las células ganglionares, la célula estelar dendritas relacionada con ella correr en la dirección opuesta a la dirección preferida de movimiento. “Las células ganglionares prefieren las dendritas de las células amacrinas que se ejecutan a lo largo del nulo sentido”, dice Winfried Denk. 


De acuerdo con estudios previos de Winfried Denk y su grupo de investigación, las características eléctricas de las dendritas, que emergen de estrella de los cuerpos celulares de las células amacrinas, desempeñan un papel crucial. Cuanto más lejos se encuentren del centro de la celda hacia el borde, más fáciles son para excitar, por lo tanto, los estímulos se transmiten preferentemente en esta dirección. Este mecanismo no requiere sino que es ayudado por la influencia inhibitoria entre los vecinos las células amacrinas, conocido como inhibición lateral. “Una de las células ganglionares por lo tanto se puede diferenciar entre los movimientos de diferentes direcciones, simplemente hacer las conexiones con las dendritas ciertas células amacrinas starburst” -. Es decir, aquellos que impiden la activación de las células ganglionares en el nulo sentido a través de sus sinapsis inhibitorias Estas son precisamente las dendritas de células amacrinas que ejecutar a lo largo de esta dirección “, explica Winfried Denk. 


Análisis funcional y estructural 


Este descubrimiento fue posible gracias a la combinación de dos métodos de microscopía diferentes. Los científicos lograron, en primer lugar, en la determinación de la dirección del movimiento preferido de las células ganglionares utilizando un microscopio de fluorescencia de dos fotones. Un tinte fluorescente sensible al calcio indicado en respuesta a los estímulos que los flujos de calcio en las células – un proceso que las señales de actividad eléctrica en las células. 


Entonces midieron la trayectoria exacta de todas las dendritas de las células ganglionares y los de las células amacrinas relacionada con la ayuda de un método de microscopía electrónica de nueva conocida como la microscopia electrónica de serie bloque de cara. Este proceso les permitió producir una imagen volumétrica en varias ocasiones de exploración de la superficie de una muestra de tejido utilizando el haz de electrones de un microscopio electrónico de barrido. Una delgada “corte” se rasura la superficie de la muestra después de cada exploración es completa, utilizando un cuchillo de diamante muy fuerte. Estos cortes son más delgados de 25 nanómetros, más o menos una milésima del grosor de un cabello humano. 


La alta resolución tridimensional de este método permitió a los científicos trazar la multa, densamente ramificado dendritas de las neuronas retinianas e identificar claramente las sinapsis entre ellas. La automatización completa del proceso de proyección de imagen que permite grabar los conjuntos de datos con miles e incluso decenas de miles de secciones “, mientras que en vacaciones o para asistir a una conferencia”, dice Winfried Denk. “Por primera vez, las estructuras de minutos celular ahora puede ser visto a una resolución de alta en las grandes trozos de tejido. Este procedimiento también desempeñará un papel indispensable en el esclarecimiento de los patrones de circuitos de todas las regiones del sistema nervioso en el futuro.” 


Fuente: 
http://www.sciencedaily.com/releases/2011/03/110309132013.htm en ingles


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