Descubren un paso crítico preliminar del proceso visual

Descubren un paso crítico preliminar del proceso visual

Los componentes clave de las conexiones eléctricas entre los receptores de luz en el ojo y el impacto de estas conexiones en los primeros pasos del procesamiento de la señal visual han sido identificados por primera vez, según una investigación publicada en Science Advances por el Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas en Houston (UTHealth).

Para comprender plenamente cómo los receptores de la luz, llamados fotorreceptores, impactan en las primeras etapas del proceso visual, los investigadores han centrado tradicionalmente su atención en cómo dos células sensoriales clave —bastones y conos— convierten las partículas elementales de luz en señales eléctricas y cómo estas señales se transmiten al cerebro a través de circuitos dedicados. Los bastones se usan para la visión nocturna y los conos para la visión diurna y del color. Si bien se sabe desde hace tiempo que las señales eléctricas pueden propagarse entre los fotorreceptores a través de conectores celulares llamados «uniones comunicantes o nexus«, su naturaleza y función no se han comprendido bien.

«Esta investigación permitirá comprender mejor cómo la retina procesa las señales de los bastones y los conos de los ojos, en particular en condiciones de luz ambiental cuando ambos tipos de fotorreceptores están activos, como al amanecer y al atardecer. Este conocimiento actualmente no existe y tal vez deba tenerse en cuenta cuando se diseñen implantes de fotorreceptores o de retina para restaurar la visión», dijo el Dr. Christophe P. Ribelayga, co-autor principal del estudio y profesor asociado y titular de la cátedra Bernice Weingarten en el Departamento de Oftalmología y Ciencias Visuales Ruiz de la Facultad de Medicina McGovern de UTHealth.

El co-autor principal, el doctor Steve Massey, es profesor, presidente de Elizabeth Morford y director de investigación en el Departamento Ruiz de Oftalmología y Ciencias Visuales de la Escuela de Medicina McGovern en UTHealth.

El acoplamiento —o comunicación— entre los bastones y conos en la retina es crítico para entender cómo funciona el proceso de señalización visual.

Lo que los investigadores descubrieron, para su sorpresa, es que los bastones no se comunican directamente con otros bastones y los conos rara vez se comunican directamente con otros conos. En cambio, la mayoría de las señales se producen a través de la comunicación entre los bastones y conos. Los investigadores identificaron una proteína específica llamada conexina 36 (Cx36) como el principal componente de las uniones de los bastones y los conos.

«Observamos que cada bastón tiene acceso eléctrico a un cono y que las uniones comunicantes o nexus entre cono y cono son muy raras», dijo Massey. «Estimamos que más del 95% de todas las uniones comunicantes o nexus entre fotorreceptores son uniones comunicantes o nexus entre bastones y conos; tienen el mayor volumen y la mayor conductibilidad». Por lo tanto, las uniones de separación entre bastones y conos dominan la red de fotorreceptores tanto en tamaño como en número».

Para ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo está organizada la red de fotorreceptores, desarrollaron cepas genéticas de ratón para el trabajo que fueron criados para eliminar las uniones comunicantes o nexus en bastones o conos.

«Nuestro estudio tiene importantes implicaciones», dijo Ribelayga. «Nuestros datos posicionan las uniones del bastón y el cono como la piedra angular de la red de fotorreceptores. Las uniones comunicantes entre el bastón y el cono es la entrada de un camino de bastones a través del cual las señales de origen de los bastones pueden viajar a través de la retina. Así pues, hemos generado ratones que son fundamentalmente deficitarios para la entrada de esta vía. En futuros experimentos, utilizaremos estos animales para determinar la importancia funcional de la vía del bastón/cono en el procesamiento retiniano de las señales de los bastones y para la visión».

En 2018, los investigadores del Departamento de Oftalmología y Ciencias Visuales de Ruiz recibieron más de 4 millones de dólares en subvenciones del Instituto Nacional del Ojo de los Institutos Nacionales de Salud para estudiar el desarrollo, la función y las interacciones eléctricas de los fotorreceptores. Ribelayga y Massey dirigieron el esfuerzo para diseñar la arquitectura de la red de receptores acoplados eléctricamente, un paso crítico hacia una mejor comprensión de cómo los fotorreceptores codifican las señales de luz y cómo la retina procesa estas señales.

Descubren un paso crítico preliminar del proceso visual.

Traducción: Asociación Mácula Retina.