Come la retina sincronizza con la luce del giorno l’orologio principale del
corpo
ROBERTO COLONNA
NOTE
E NOTIZIE - Anno XIV – 14 maggio 2016.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind
& Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a
fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta
settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in
corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di
studio dei soci componenti lo staff dei
recensori della Commissione Scientifica
della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
La maggior parte dei processi fisiologici del nostro organismo e di tutti gli altri animali presenta variazioni secondo un ritmo circadiano, ossia di circa 24 ore. Questa nozione fondamentale, che è alla base di un’importante branca delle scienze naturali, ossia la cronobiologia, costituisce un riferimento imprescindibile per tutte le scienze biologiche, ma assume un’importanza particolare nell’ambito delle neuroscienze, perché l’orologio principale, controllore di tutti i ritmi, è situato nel nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo (SCN), ossia in una sezione del cervello con una importanza cruciale per il controllo di tutta la vita vegetativa.
Perché la funzione di pacemaker di SCN sia ottimizzata e biologicamente efficace, deve essere irreggimentata dagli stimoli fisici dell’ambiente esterno legati ai cicli luce/buio dovuti all’esposizione periodica alla radiazione solare per effetto della rotazione terrestre. Nonostante uno straordinario impegno della ricerca e grandi progressi in campi quali quello dei meccanismi molecolari e della genetica degli orologi biologici, non si è ancora bene compreso il modo in cui l’informazione fotonica rilevata dalla retina sia riverberata a SCN.
Diego Carlos Fernandez e colleghi, usando un complesso di linee genetiche di topo, hanno accertato che i maggiori neuroni peptidergici di SCN ricevono un input retinico diretto e che una singola cellula gangliare retinica intrinsecamente fotosensitiva (ipRGC) raggiunge bilateralmente SCN e invia collaterali assonici a varie regioni diverse dal nucleo soprachiasmatico.
Gli interessanti risultati del lavoro di Fernandez e colleghi, nel loro insieme, suggeriscono che la retina fornisce informazioni sinaptiche di diverso tipo al cervello per mediare gli effetti degli stimoli luminosi in grado di influenzare in modo coordinato le funzioni visive non connesse con la formazione di immagini.
(Fernandez D. C., et al., Architecture
of retinal projections to the central circadian pacemaker. Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead of
print doi: 10.1073/pnas.1523629113, 2016).
La provenienza
degli autori è la seguente: Department of Biology and Department of
Neuroscience, Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland (USA); Department
of Life Sciences, Genome and Systems Biology Degree Program, National Taiwan
University and Academia Sinica, Taipei (Taiwan).
È noto che un piccolo gruppo di cellule gangliari della retina risponde direttamente alla luce e proietta a SCN. Questa via sincronizza la ritmicità circadiana dell’organismo con i cicli giorno/notte. Le cellule gangliari che rispondono direttamente alla luce, ossia intrinsecamente fotosensitive (ipRGC), inviano al nucleo soprachiasmatico (SCN) l’informazione necessaria alla sincronizzazione con i ritmi ambientali.
Un fatto di notevole interesse è che SCN è l’unica area del cervello che riceve input uguali dall’occhio destro e dall’occhio sinistro. A dispetto delle verifiche morfologiche che mostrano le fibre assoniche originate da ipRGC coprire l’intera area di SNC, evidenze fisiologiche suggeriscono che solo le cellule VIP/GRP situate nell’area ventrale di SCN ricevono l’input della retina.
Non è ancora chiaro, perciò, quale sub-popolazione di neuroni SCN riceve l’input sinaptico dalla retina e in che modo l’orologio principale riceva un input identico da entrambi gli occhi.
Fernandez e colleghi, usando traccianti assonici per singole ipRGC e un’analisi microscopica confocale nel topo, hanno accertato che queste speciali cellule gangliari hanno elaborati schemi di innervazione che attraversano l’intero nucleo ipotalamico posto sul chiasma ottico.
A differenza delle cellule gangliari retiniche ordinarie, che innervano bersagli visivi sia ipsilateralmente che contro lateralmente, una singola ipRGC può innervare bilateralmente SCN. Le cellule ipRGC formano contatti sinaptici con le cellule peptidergiche maggiori del nucleo soprachiasmatico, inclusi i neuroni VIP, GRP, AVP, con ciascuna ipRGC che innerva specifici sotto-domini di SCN.
La sperimentazione ha mostrato che una singola ipRGC proiettante a SCN può mandare impulsi attraverso collaterali a molte altre regioni del cervello. Le dimensioni e la complessità delle arborizzazioni nelle regioni diverse dal nucleo soprachiasmatico sono minori di quelle presenti in SCN.
I dati emersi da questo studio forniscono una migliore comprensione di come i neuroni retinici si connettono al segnapassi circadiano principale dell’organismo per sincronizzare i ritmi degli orologi endogeni con il giorno solare.
L’autore della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla
lettura delle numerose recensioni di argomento connesso che appaiono nella
sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina
“CERCA”).
La Società Nazionale di Neuroscienze BM&L-Italia, affiliata alla International Society of Neuroscience, è registrata presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze, Ufficio Firenze 1, in data 16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione scientifica e culturale non-profit.