Lezione 9 LA RETINA: quali sono i tipi cellulari, come funziona lelaborazione delle informazioni nella retina e le proiezioni verso la corteccia visiva primaria Vediamo, nel dettaglio, come funzionano i 2 tipi cellulari che compongono la retina umana, ovvero i coni e i bastoncelli, disegnati qui in proporzione: la morfologia leggermente diversa, i bastoncelli sono un po pi grandi rispetto ai coni, la funzione di questi due tipi cellulari, invece, molto diversa. Andiamo a vedere quali sono le similitudini e le differenze. Innanzitutto, vediamo che, essendo la traduzione del segnale luminoso un fenomeno molto complicato dal punto di vista della cellula che se ne deve occupare, la morfologia delle cellule divisa, la cellula funzionalmente divisa in tre parti distinte, che sono: segmento esterno, che la porzione pi distale della cellula, ed quella che si occupa di trasdurre elettricamente il fotone di luce; il segmento interno, che ospita invece tutta una serie di canali ionici e tutti gli altri organelli della cellula, la regione con il nucleo, sempre ospitata nel segmento interno; e poi il terminale sinaptico dei bastoncelli e dei coni. Quindi sono tre specializzazioni distinte: una per trasdurre il fotone di luce, il segmento interno che presiede al normale metabolismo della cellula e possiede il nucleo, e poi il terminale sinaptico. Dal punto di vista del comportamento fisiologico di queste 2 cellule possiamo riassumere con questa tabella le diversit tra le due. BASTONCELLI CONI

Maggiore quantit di fotopigmento Minore quantit di fotopigmento Risposta lenta Risposta veloce Alta amplificazione: risposta al singoloBassa amplificazione fotone Risposta saturante Risposta non saturante Via di comunicazione molto convergente Elevata sensibilit Bassa acuit Un solo tipo di pigmento: acromatici Via di comunicazione poco convergente Bassa sensibilit Elevata acuit Tre tipi di pigmenti: visione a colori

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Adesso cominciamo a vedere punto per punto: innanzitutto la prima differenza tra i due tipi cellulari sulla quantit di fotopigmento, ovvero di rodopsina, vera e propria, per quello che riguarda i bastoncelli, e delle varie opsine dei coni (cos chiamata la proteina responsabile della trasduzione del fotone di luce: rodopsina o ospina, a seconda che sia dei bastoncelli o dei coni). I bastoncelli hanno una maggiore quantit di fotopigmento, i coni invece ospitano una minore quantit di fotopigmento. I bastoncelli possiedono una risposta lenta al fotone di luce, quindi in seguito allassorbimento del fotone di luce, la risposta in termini elettrici del bastoncello dura molto pi a lungo di quanto lesposizione vera e propria del bastoncello alla luce; nel cono invece questo non accade, la risposta molto pi veloce. Quindi la variazione elettrica del potenziale di membrana che vedremo molto pi veloce, in risposta allassorbimento del fotone di luce, per i coni rispetto ai bastoncelli. I bastoncelli possiedono unalta amplificazione del segnale e sono in grado di rispondere, quindi possibile rilevare dal bastoncello una risposta elettrica, addirittura al singolo fotone di luce. Quindi la quantit di pigmento talmente elevata e il tempo di integrazione della risposta talmente lungo che di fatto il bastoncello capace di dare luogo a una risposta elettrica dovuta allassorbimento di un solo fotone di luce, cosa invece che non possibile da parte dei coni. I coni si sono evoluti per un certo tipo di visione in luce piena e quindi hanno delle caratteristiche diverse e hanno una bassa amplificazione, perch i livelli luminosi ai quali normalmente funzionano e sono esposti sono gi sufficientemente elevati, per cui non hanno bisogno di questo meccanismo pi amplificato che invece possiedono i bastoncelli. I bastoncelli, inoltre, hanno una risposta che si chiama saturante, quindi se vi ricordate dicevamo che buona cosa che tutti i sistemi sensoriali che hanno a che fare con delle variabili ambientali e delle forme di energia ambientale che devono trasdurre che coinvolgono la sfera della vita di relazione, bene che non saturino, in modo tale che possono riuscire a trasdurre tutta lampia gamma di energia disponibile. I bastoncelli, pur facendo parte delle retina, quindi trasducendo il segnale di vivo, di fatto non obbediscono a questa legge perch la loro risposta saturante. Quindi oltre una certa soglia luminosa, che qua abbiamo ampiamente superato, i bastoncelli di fatto non trasducono pi alcuno stimolo luminoso: la loro risposta saturante. Mentre i coni, invece, non saturano mai, quindi la risposta dei coni non satura mai, proprio perch loro invece devono poter essere utilizzati quando c un eccesso, cio un livello di luminosit media anche molto elevato. La via di comunicazione dei bastoncelli molto convergente, convergente verso lultimo tipo

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cellulare, che abbiamo visto, di cui composta la retina, che sono le cellule ganglionari, i cui assoni vanno a formare le fibre del nervo ottico. Cosa vuol dire molto convergenti? Vuol dire che anche centinaia di bastoncelli, o migliaia di bastoncelli nelle regioni pi periferiche della retina, convergono su ununica cellula ganglionare. Questo dal punto di vista dellinformazione vuol dire che un singolo assone convoglier le informazioni che raccoglie anche da un migliaio di bastoncelli. Visto che un migliaio di bastoncelli occupano un certo spazio fisico nella retina, vorr dire che tutta quella regione del campo visivo che va a cadere su quella parte di retina in realt verr codificata da un singolo assone; quindi si perder moltissima informazione spaziale - capite bene che bench piccolo un bastoncello ha sempre un diametro di circa 3 m, allincirca, quindi centinaia di migliaia di bastoncelli occupano una certa superficie: quindi una parte, soprattutto a livello della periferia della retina (quindi del campo visivo), una parte di questo campo visivo in realt , diciamo, acquisito da tante regioni molto ampie; quindi di fatto la risoluzione spaziale dovuta a questaltra convergenza molto grossolana, per di questo fatto noi non ce ne accorgiamo per altri motivi. Invece, per quanto riguarda i coni, la via di comunicazione dei coni molto poco convergente. Addirittura, a livello della regione centrale della fovea, che si chiama foveola, c un rapporto 1:1 tra cono e cellula ganglionare. Quindi a livello della foveola, laddove abbiamo la migliore risoluzione spaziale perch la retina pi sottile (labbiamo visto gioved), quindi mancano tutti gli strati che stanno sopra il fotorecettore, l abbiamo anche, in teoria, la massima risoluzione spaziale dal punto di vista dellinformazione, perch addirittura ad un singolo cono corrisponde una singola cellula ganglionare. Quindi il contingente di assoni che afferisce dalla foveola, di fatto ciascuno di essi trasporta linformazione raccolta da un singolo cono. Essendo che il diametro di un singolo cono circa 2,5 m, pi o meno, quindi vuol dire che la risoluzione spaziale a livello della foveola di 2,5 m, molto pi elevata che non in qualsiasi altro punto della retina. I bastoncelli, per quanto riguarda la sensibilit, hanno unelevata sensibilit: questo si traduce nel fatto che, abbiamo visto prima, rispondono al singolo fotone, per questelevata sensibilit la pagano, nel senso che alla fine la risposta viene saturata. Quindi funzionano al loro meglio quando c pochissima luce, quando il livello di luminosit generale molto basso, grazie al fatto che possono amplificare normalmente questa poca quantit di luce; il rovescio della medaglia che questa enorme amplificazione di fatto porta alla saturazione della risposta. I coni invece sono dei fotorecettori a bassa sensibilit: non funzionano sotto un certo livello di illuminazione, e poi cominciano a funzionare da un certo

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punto in poi; il vantaggio di questo che la risposta non satura, come abbiamo visto prima. Quindi a noi servono entrambi i sistemi, perch noi dobbiamo essere in grado di riuscire a vedere in condizioni di bassa luminosit e in condizioni di alta luminosit: i 2sistemi si complementano tra di loro. Dal punto di vista spaziale, quello che abbiamo anticipato prima, per il fatto di avere unalta convergenza, di essere distribuiti comunque al di fuori della foveola, quindi della fovea, quindi in regioni della retina in cui comunque la risoluzione spaziale compromessa dalla diffrazione della luce, il sistema dei bastoncelli possiede una bassa acuit visiva, che si traduce nel fatto che con il sistema dei bastoncelli non possiamo discriminare i particolari fini di unimmagine. Al contrario, invece, i coni, essendo il fotorecettore presente nella fovea unicamente loro, coni, e poi comunque sparso a una certa densit in tutto il resto della retina, e, per la minor convergenza, possiedono una elevata acuit visiva. Quindi ci consentono di discriminare gli elementi molto pi fini, i dettagli molto pi fini dellimmagine. Per quanto riguarda la visione dei colori, i bastoncelli possiedono un solo tipo di pigmento, quindi i bastoncelli non danno informazioni circa il colore che presente nel campo visivo; quindi la visione tramite bastoncelli monocromatica. Al contrario i coni possiedono 3 tipi di pigmenti visivi che adesso vedremo in dettaglio, quindi linformazione data dai coni linformazione di colore, quindi la vista diciamo normale, di tutti i giorni, quella che stiamo utilizzando adesso per la lezione, quindi mediata dai coni e non dai bastoncelli. Dove sono ospitati questi fotopigmenti, che si tratti di coni o di bastoncelli? Il fotopigmento non ospitato sulla membrana plasmatica (vedi ingrandimento del particolare di segmento esterno, in immagine: il fotopigmento si trova unicamente al livello del segmento esterno), ma ospitato su una membrana che fa parte di un sistema di dischi di membrana che sono fittamente impilati a livello del segmento esterno (vedi immagine al microscopio elettronico: impacchettamento di questi dischi a livello del segmento esterno). Quindi su ciascuna delle due superfici di questi dischi (che sono come delle frittelline formate da membrana, come se fosse un globulo rosso completamente svuotato, di cui rimane solamente la membrana, tanto per dare unidea - le dimensioni non sono quelle del globulo rosso, ovviamente, per come un sacchettino di membrana molto

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appiattito) presente, ancorato alla membrana che forma i dischi, il fotopigmento (quindi la rodopsina per quanto riguarda i bastoncelli, o ciascuna delle 3 opsine per quello che riguarda i coni). In questo modo, soprattutto a livello del bastoncello, che ha un grosso segmento esterno, si pu impacchettare e accumulare unelevata quantit di fotopigmento. I coni hanno un sistema di dischi leggermente diverso, un po pi rado, quindi di fatto accomodano meno fotopigmento, per diciamo la modalit di aggancio del fotopigmento la stessa - c solo una leggera differenza tra coni e bastoncelli. Vediamo un po nel dettaglio le opsine, che il nome pi generale per comprendere tutti e quattro i tipi di pigmenti fotosensibili umani. Esistono 4 opsine, nelluomo: sono le 3 dei coni, che sono quelle blu,verde e rossa (poi vedremo meglio le caratteristiche spettrali) e la quarta quella dei bastoncelli. Nel grafico (sotto,ndr) si vede in funzione della lunghezza donda qual landamento dellassorbimento della luce da parte di ciascuna opsina. Quindi al picco di ciascuna curva noi avremo da la miglior del efficienza parte

fotopigmento nellassorbire la luce. Allora: i coni cosiddetti blu assorbono prevalentemente la luce a 437 nm, che nel blu, come vedete dallo spettro. I coni verdi hanno un picco di assorbimento della luce a 533 nm, che in realt abbastanza nel verde, nel verde-giallognolo. I coni cosiddetti rossi hanno in realt un picco dassorbimento a 564 nm che, di fatto, un colore giallo; per sono chiamati coni rossi e sono i coni che assorbono la luce con la maggior lunghezza donda. Quindi questi 3 fotosistemi blu, verde e rosso sono a carico di questi 3 tipi di coni, sono previsti in 3 tipi di coni distinti e ciascun cono possiede un solo fotopigmento, o quello blu, o quello verde, o quello rosso ovviamente non sono mischiati tra di loro. La rodopsina, che il fotopigmento dei bastoncelli, assorbe a 498 nm, quindi tra il blu e il verde il suo massimo dassorbimento, quindi la maggior efficienza. Per cui la luce pi efficiente a stimolare i bastoncelli quella del verde scuro, sostanzialmente.

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Nello schema successivo vedete invece le differenze di ottimo dilluminazione per i due sistemi complessivamente. Quello scotopico quello che si riferisce ai bastoncelli: la visione scotopica quella che si ha tramite i soli bastoncelli in condizioni di scarsa luminosit. Ha unelevatissima efficienza - e lefficienza la vedete qui espressa sullordinata - e la lunghezza donda pi efficiente quella intorno ai 507 nm, quindi un po pi nel verde. Il sistema fotopico, invece, quello che fa capo ai coni ed quello che si utilizza quando il livello di luminosit abbastanza elevato e quindi i bastoncelli sono saturati, per cui loro non contribuiscono allimmagine che noi vediamo, e limmagine che vediamo proviene unicamente dai coni ed pertanto un tipo di visione fotopica, quindi con elevati flussi di fotoni. La lunghezza donda pi efficace per stimolare efficacemente il sistema composto dalle tre opsine dei coni quella a 555 nm, che la luce verde, sostanzialmente. Quindi la luce verde stimola in maniera ottimale il sistema tricromatico fotopico dei coni, mentre una luce leggermente pi verde scuro, pi verso il blu, invece, eccita in maniera ottimale quella dei bastoncelli. Qui abbiamo uno schema che rappresenta la struttura di una qualsiasi di questa opsine e anche questa come si pu vedere appartiene alla categoria dei recettori con 7 domini transmembrana quindi, come i recettori metabotropici che abbiamo gi visto, di fatto appartiene a una categoria di proteine che utilizzano i secondi messaggeri. Com la cascata della fototrasduzione? molto pi complessa dello schema (pag. seguente, ndr), cerchiamo di ridurla ai punti fondamentali. La fototrasduzione inizia quando una molecola di rodopsina interagisce con un fotone. Linterazione con il fotone innesca tutto il processo della catena fototrasduttiva. La rodopsina accoppiata a un sistema a secondo

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messaggero necessario che singolo

perch

amplificare dall di e un poi

molto la risposta elettrica scaturisce fotone assorbimento

perch unaltra propriet dei sistemi a secondo messaggero quella di essere modulati. Quindi lefficienza di questo processo di trasduzione del segnale da luce a fenomeno elettrico di membrane ha bisogno di essere modulata in funzione dellintensit media di luce. Quindi maggiore sar lintensit luminosa, minore sar lamplificazione del sistema. Questo un meccanismo quasi esclusivo dei coni (nei bastoncelli non funziona un granch) e consente di non saturare mai la risposta dei coni, perch pi elevato il livello di luminosit, minore lamplificazione del segnale, quindi di fatto la risposta non riesce mai a essere saturante. Minore il livello di luminosit, maggiore lamplificazione richiesta per ottenere invece un segnale elettrico certo e non ambiguo. Quindi il fotorecettore un esempio classico di sistema a secondo messaggero perch sfrutta entrambe le propriet dei sistemi a secondo messaggero: lamplificazione del segnale e la possibilit di modulare questamplificazione del segnale (o guadagno, come si trova su alcuni testi). Da cosa composta la rodopsina? C una parte proteica che varia a seconda del tipo di rodopsina e una porzione, che l11cis-retinale, che costante per tutte le rodopsine. L11cisretinale un metabolita della vitamina A, ed in realt la parte della molecola complessiva di rodopsina che subisce una trasformazione in seguito allassorbimento del fotone. Quando il fotone viene assorbito da parte della rodopsina l11cis-retinale, che ha un legame in cis, in posizione 11, isomerizza; questo legame in cis si

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trasforma in trans, la molecola si linearizza e da 11cis-retinale passa a all(?)-trans retinale. Lisomerizzazione, dovuta alla luce, dell11cis-retinale, innesca una modificazione conformazionale della rodopsina, che viene attivata. Quindi al primo passaggio abbiamo la rodopsina che, in seguito allassorbimento del fotone e alla conseguente isomerizzazione dell11cis-retinale, diventa meta-rodopsina2, comunque si attiva, e attivandosi attiva una G proteina, che storicamente si chiama trasducina. una G proteina come tutte le altre che abbiamo visto per, storicamente, quella associata alla rodopsina nel fotorecettore si chiama trasducina. Quindi attiva la trasducina, che una G proteina, la trasducina attivata a sua volta attiva un enzima che la fosfodiesterasi. La fosfodiesterasi, attivata, comincia a compiere il suo lavoro, che quello di idrolizzare il cGMP (GMP ciclico), quindi diminuisce la concentrazione di cGMP allinterno della cellula. Il cGMP nel fotorecettore viene prodotto continuamente da un altro enzima che la guanilatociclasi. La guanilatociclasi non controllata direttamente dalla cascata fototrasduttiva ma sensibile alla concentrazione di calcio e continua a produrre cGMP. Nel momento in cui il fotone di luce colpisce la rodopsina e innesca tutto questo meccanismo, alla fine lattivit della fosfodiesterasi idrolizza molto pi velocemente il cGMP di quanto non venga sintetizzato da parte della guanilatociclasi. Quindi leffetto complessivo quello di una riduzione della concentrazione di cGMP nel segmento esterno del fotorecettore. Questo come si trasforma in un segnale elettrico? Sulla membrana del fotorecettore, sulla membrana plasmatica, ci sono dei canali ionici, cationici aspecifici, che lasciano passare sia Na che Ca, che vengono mantenuti aperti da unelevata concentrazione di cGMP. Allora, quando la concentrazione di cGMP nella cellula si abbassa perch stata innescata la catena di eventi della fototrasduzione, questi canali ionici cominciano a chiudersi, perch la concentrazione di cGMP allinterno della cellula diminuisce. Maggiore lintensit dellilluminazione che va a cadere sul fotorecettore, maggiore sar la quantit (il numero) di fosfodiesterasi attivate, e quindi pi bassa sar la concentrazione di cGMP; e quindi maggiore sar il numero dei canali per il cGMP presenti sulla membrana cellulare che verranno chiusi. Quindi lampiezza della variazione della corrente elettrica che questi canali portano proporzionale allintensit dellilluminazione che in quel momento sta arrivando sul fotorecettore. Quello che interessa per al fotorecettore non tanto la variazione della corrente ma ci che la variazione della corrente induce, ovvero una variazione del potenziale di membrana. La cascata molto pi complessa di questo, per i punti fondamentali sono:

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attivazione della rodopsina da parte del fotone di luce, attivazione della trasducina da parte della rodopsina attivata, attivazione dalla fosfodiesterasi da parte della trasducina attivata, idrolisi del cGMP da parte della fosfodiesterasi con abbassamento della concentrazione di cGMP, per labbassamento di [cGMP], chiusura di canali a cGMP presenti sulla membrana del fotorecettore.

Questo vuol dire che al buio, normalmente, questi canali sono aperti, perch la concentrazione di cGMP allinterno del fotorecettore elevata; quindi c un continuo ingresso di Na e di Ca allinterno della cellula attraverso questi canali, che si chiamano canali a cGMP. La guanilatociclasi produce il cGMP e lo produce in una maniera Ca dipendente: se aumenta la concentrazione di Ca vuol dire che molti canali sono aperti e quindi lattivit della guanilatociclasi diminuisce, se diminuisce la concentrazione di Ca vuol dire che pochi canali per il cGMP sono aperti (perch il Ca arriva dallesterno attraverso questi canali) e quindi la concentrazione di cGMP aumenta. Questo uno dei sistemi per modulare il guadagno, e quindi lamplificazione, della cascata fototrasduttiva. Il Ca agisce a diversi livelli (su cui sorvoliamo) ed implicato nella regolazione del guadagno del sistema, proprio perch il Ca entra, insieme al Na, attraverso i canali a cGMP, e quindi pu informare, dal punto di vista metabolico, quanta percentuale di canali sono aperti e quanti no. Dal punto di vista elettrico, cosa succede nel fotorecettore? Lesito finale della cascata fototrasduttiva una chiusura dei canali per il cGMP e quindi una diminuzione di corrente che entra allinterno del fotorecettore. Prendiamo come esempio il bastoncello (ma la stessa situazione si applica al cono): al buio, attraverso la membrana del bastoncello, passa una corrente di Na e di Ca, che entra attraverso i canali a cGMP presenti sul segmento esterno e che esce sotto forma di ioni K a livello della membrana del segmento interno. Il segmento interno, infatti, oltre ad ospitare il nucleo, i mitocondri e tutti gli altri organelli della cellula, possiede diversi tipi di canali ionici. Questi canali ionici servono a modellare la variazione del potenziale di membrana, indotta dalla chiusura dei canali per il cGMP. Quindi i canali per

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il cGMP si trovano solo sulla membrana del segmento esterno, e sono quelli che fanno entrare, al buio, Na e Ca allinterno della cellula; sulla membrana del segmento interno abbiamo invece canali K voltaggio dipendenti, chiamati Kx, un canale h, che lanalogo del canale F cardiaco (che vedrete poi: talmente analogo che molti farmaci antiaritmici che vanno a lavorare sul canale F cardiaco sono stati tolti dal commercio perch danno dei disturbi a livello della vista, perch il canale ionico h talmente identico al canale F cardiaco che di fatto subisce gli stessi effetti del farmaco, per cui diversi farmaci sono stati ritirati perch come problema collaterale abbastanza grave danno una disfunzione visiva piuttosto grave), che si apre in iperpolarizzazione, quindi quando il potenziale di membrana diventa pi negativo di un certo valore, dei canali Ca voltaggio dipendenti (perch ricordatevi che il fotorecettore possiede una sinapsi e quindi ha bisogno di Ca per poter rilasciare il neurotrasmettitore) e dei canali K Ca-attivati che svolgono la stessa funzione che pi o meno svolgono negli altri tipi cellulari, quindi mantengono una certa omeostasi sia del Ca che del potenziale di membrana. Quindi al buio, di fatto noi abbiamo questo sistema di correnti: Ca e Na entrano, a livello del segmento esterno, e questa corrente esce sotto forma di K a livello dei canali K voltaggio dipendenti del segmento interno. Le concentrazioni di Na e di Ca vengono mantenute poi comunque ragionevoli e basse, costanti, da una pompa Na-Ca-K che presente unicamente a livello del fotorecettore nel segmento esterno. Quindi una pompa ionica che butta fuori il Ca che entra a livello del segmento esterno e sfrutta per questo lavoro il gradiente del Na e del K, combinato, ed lo schema scambiatore Na-Ca-K ed una peculiarit unica dei fotorecettori. Cosa succede se andiamo a registrare le correnti del singolo fotorecettore in risposta allassorbimento del singolo fotone? Otteniamo quello che vediamo qui: abbiamo in alto un bastoncello e in basso un cono, sulla stessa

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scala dei tempi. Sulle ordinate abbiamo il livello di corrente espresso in picoAmpre e in ascissa la durata del nostro stimolo luminoso, uno stimolo luminoso che stato proposto ad intensit diverse ma a una durata costante. Sono 10 millisecondi di stimolo luminoso a diverse intensit. Quello che otteniamo una famiglia di curve che rappresenta la risposta elettrica di entrambi i fotorecettori in seguito alla trasduzione dello stimolo luminoso. Innanzitutto dobbiamo notare una cosa: in condizioni di riposo la corrente complessiva del fotorecettore non 0 ma una certa corrente entrante che ha un valore attorno ai 30 pA, 30-40 pA. Da questo fatto ne deriva che il fotorecettore ha un potenziale di riposo al buio che molto pi positivo che non qualsiasi altro tipo di cellula eccitabile, perch normalmente la corrente totale che il potenziale di riposo, la corrente totale 0 allincirca e il potenziale di riposo di una cellula normale intorno ai -70/-80/-90 mV, dipende dal tipo cellulare. Qui invece abbiamo una situazione molto diversa per cui al buio, grazie al fatto che esiste questa forte corrente entrante, il potenziale di membrana del fotorecettore non si trova a valori cos negativi ma si trova circa a -30/-40 mV, quindi molto pi positivo del potenziale di riposo normale di una cellula nervosa. In seguito allassorbimento del fotone, vediamo che parte di questa corrente entrante viene soppressa - lo vediamo dal fatto che la corrente elettrica diminuisce, c una diminuzione di corrente via via maggiore, maggiore lintensit dellilluminazione che abbiamo dato al fotorecettore; e questo ovviamente il risultato della chiusura dei canali per il cGMP dovuta allattivazione della cascata fototrasduttiva. Allinizio si diceva, nella tabella, che le risposte dei bastoncelli sono molto pi lente rispetto a quelle dei coni e qua ne vediamo la dimostrazione: lilluminazione di per s dura una decina di ms, la risposta del bastoncello, specialmente per intensit medio-alte, dura pi di 600 ms, pu anche arrivare a durare 1 s; quindi lo stimolo luminoso cessato dopo 10 ms, ma a 1 s di distanza il bastoncello sta ancora rispondendo a questo stimolo luminoso, perch il suo valore di corrente non ancora tornato al livello di riposo. Il cono invece molto pi veloce del bastoncello, vediamo che anche per le massime intensit di corrente entro 200-300 ms al massimo il valore di corrente tornato al suo valore di riposo, al buio. Quindi anche lui ha una risposta molto pi lenta se paragonata con il tempo effettivo di esposizione della luce, per decisamente molto pi veloce che non il bastoncello, proprio perch lamplificazione del segnale minima e quindi pu permettersi di spegnere il segnale

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molto pi velocemente. Il bastoncello invece amplificando molto il segnale di fatto ci mette anche molto tempo poi a spegnere la cascata fototrasduttiva. Cominciamo a vedere le interazioni tra coni e bastoncelli e gli altri tipi cellulari della retina, partendo dal primo strato dove abbiamo dei contatti sinaptici tra i bastoncelli e le altre cellule, che lo strato plessiforme esterno. In questo strato i coni e i bastoncelli prendono contatto sinaptico con 2 tipi cellulari diversi, le cellule orizzontali e le cellule bipolari, la cui funzione diversa. Nel disegno (sotto) vediamo laspetto morfologico dei 3 tipi fino ad ora scoperti di cellule orizzontali nella retina umana. Le cellule orizzontali hanno la funzione di trasferire linformazione da un gruppo di fotorecettori a un altro, quindi in maniera orizzontale sulla retina. Le connessioni che le cellule orizzontali fanno con i fotorecettori sono diverse a seconda del tipo di fotorecettore di cui si tratta. In particolar modo il tipo 1 (H1 sta per horizontal 1, ovviamente) riceve informazioni sia dai coni che dai bastoncelli; quindi in certe condizioni di illuminazione linformazione verr portata da entrambi i sistemi. Per, normalmente, funziona o luno o laltro; solamente in certi ambiti molto ristretti durante la giornata c una condizione di illuminazione tale per cui i coni cominciano a rispondere e i bastoncelli non sono ancora saturati, tutto il resto del tempo o i bastoncelli sono saturati, e quindi stiamo usando i coni, oppure stiamo usando i bastoncelli e non c abbastanza luce per far funzionare i coni. Quindi di fatto, bench le H1 prendano contatto con entrambi i tipi cellulari, o funziona uno o funziona laltro, molto raro ed molto breve il periodo di tempo in cui funzionano entrambi insieme. Le H2, le cellule orizzontali 2, prendono contatto esclusivamente con i coni, quindi mediano il trasferimento di informazioni relativamente al solo sistema dei coni. Le H3 ancora non ben chiaro:

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sicuramente ricevono afferenze da parte dei coni, per i punti di domanda stanno a significare che non ben chiaro da chi, poi, ricevano afferenze. Il disegno seguente rappresenta una preparazione istologica che dimostra quanto sono estese queste cellule orizzontali; quindi non ricevono input da una regione molto piccola della retina, ma ricevono input magari da un certo gruppo di bastoncelli e poi, anche a parecchie centinaia di m di distanza, da parte dei coni. Quindi mediano, mettono insieme le risposte di gruppi cellulari che possono trovarsi anche a una distanza considerevole sulla retina (questo teniamolo presente per quando andremo a parlare di inibizione laterale, perch un modo per trasferire informazioni da un gruppo di cellule a un altro abbastanza distanti nella retina). In questa immagine vediamo la forma di una di queste che stata iniettata con un tracciante fluorescente che si distribuisce a tutto lalbero dei dendriti. Qual la risposta delle cellule orizzontali? Nello schema abbiamo rappresentata la variazione del potenziale di membrana di un fotorecettore. Dato lo stimolo luminoso, il potenziale di membrana dal suo valore di buio di circa -35/-40 mV diventa molto pi negativo, si arriva a un picco massimo intorno ai -70 mV, allincirca, dopodich anche durante la presentazione dello stimolo luminoso stesso il potenziale di membrana torna a valori un po pi positivi e si attesta pi o meno intorno ai -50 mV. Poi, non appena viene tolto lo stimolo luminoso, con una velocit pi o meno accentuata (questo un esperimento in realt fatto con una foto(?)risposta simulata) torna di nuovo al suo valore di riposo. La forma caratteristica con la punta dovuta ai canali H, che si attivano per i potenziali di membrana pi negativi (per questo un dettaglio). Quello che ci interessa vedere la forma, landamento, del potenziale di

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membrana. Quindi in risposta alla luce il fotorecettore si iperpolarizza; tutti i recettori normalmente si depolarizzano negli altri sistemi sensoriali, il fotorecettore invece in risposta allo stimolo luminoso, proprio perch lo stimolo luminoso va a chiudere dei canali ionici che fanno entrare una corrente di ioni positivi, di fatto si iperpolarizza. Quindi da -35/-40 mV che il valore del potenziale di riposo al buio va a finire fino a un massimo di circa -70 mV. Le cellule orizzontali rispondono allo stesso modo del fotorecettore. Qua vediamo la risposta elettrica di una cellula orizzontale in seguito alla stimolazione del fotorecettore con cui questa in contatto sinaptico, con intensit luminose crescenti. Vedete che la forma della risposta della cellula orizzontale identica a quella del fotorecettore. Quindi qual linformazione trasportata dalla cellula orizzontale? Questo tipo di informazione: avverte la altre cellule con cui in contatto che un fotorecettore stato illuminato. La sua risposta elettrica identica a quella del fotorecettore. A cosa dovuta per la risposta elettrica della cellula orizzontale? dovuta alla chiusura di recettori per il glutammato ionotropici. Il fotorecettore ha una sinapsi di tipo glutammatergico eccitatorio nei confronti delle cellule orizzontali - e poi vedremo anche di quelle bipolari. A livello delle cellule orizzontali abbiamo dei canali ionici recettori per il glutammato di tipo ionotropico, quindi recettori canali che sono aperti quando il glutammato legato a questi canali. Allora: al buio il fotorecettore ha un potenziale attorno ai -35 mV; a -35 mV i canali del Ca voltaggio dipendenti sono aperti (quelli che abbiamo visto essere presenti nel terminale sinaptico). Ci vuol dire che c un costante afflusso-influsso di calcio allinterno della cellula; questo vuol dire che al buio il fotorecettore rilascia in maniera tonica, quindi costante, il glutammato. Il glutammato che quindi viene rilasciato in maniera tonica al buio finisce sui recettori ionotropici per il glutammato delle cellule orizzontali e di fatto mantiene il potenziale di membrana delle cellule orizzontali a un valore depolarizzato. Il meccanismo identico a qualsiasi altro tipo di sinapsi, solamente che qua il funzionamento rovesciato: a riposo le cellule sono depolarizzate, quando il fotorecettore riceve la luce si iperpolarizza, quindi andando a potenziali via via pi negativi i canali del Ca voltaggio

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dipendenti tendono a chiudersi. Se i canali del Ca voltaggio dipendenti si chiudono, sempre meno calcio entrer a livello del fotorecettore, del terminale sinaptico, quindi verr rilasciato sempre meno glutammato e questo glutammato, quindi, rilasciato in quantit inferiore (man mano che la quantit luminosa si fa superiore), non agisce pi sui recettori ionotropici per il glutammato della cellula orizzontale, quindi questi cominciano a chiudersi, chiudendosi fanno mancare lapporto di corrente entrante positiva e quindi il potenziale di membrana della cellula orizzontale diviene a sua volta sempre pi negativo. Ecco come avviene il trasferimento dinformazione: una sinapsi come tutte le altre, lunico problema che funziona al contrario, ma esattamente una sinapsi come tutte le altre che utilizzano un recettore ionotropico per il glutammato. Andiamo a vedere le altre cellule, che sono le cellule bipolari. Le cellule bipolari mediano un trasferimento delle informazioni cosiddetto verticale, ovvero trasferiscono linformazione dai fotorecettori alle cellule ganglionari, i cui assoni poi vanno a formare il nervo ottico. Quindi la via delle cellule bipolari quella che permette di far passare linformazione e farla giungere alle cellule ganglionari che poi si occuperanno di trasferire linformazione alla corteccia visiva primaria. Ci sono tanti tipi di cellule bipolari; mentre nelluomo appunto sono stati scoperti fino ad adesso 3 tipi di cellule orizzontali ma probabilmente non ne esistono molti di pi, ci sono in realt 11 tipi di cellule bipolari, che sono abbastanza specializzate. La maggior parte, cio 10 di questi 11 tipi, sono per i coni, e 1 solo per i bastoncelli. Quindi gi da questa sproporzione si comincia a capire che linformazione pi rilevante, per quello che riguarda il sistema visivo, quella a carico dei coni. Il network dei bastoncelli trasporta un certo tipo dinformazioni ma non cos tanto rilevante. Poi continuiamo a vedere in seguito se questo vero. Per quello che riguarda i 10 tipi di cellule bipolari che trasmettono linformazione dai coni, ci sono delle differenze fondamentali soprattutto per quello che riguarda le cellule bipolari che si trovano a livello della fovea, cio che prendono contatto con i coni presenti nella fovea, e quelle invece che prendono contatto con i coni al di fuori della fovea. Perch? Perch anche sulle cellule bipolari esiste un minimo di convergenza: al di fuori della fovea, e man mano che ci si allontana dalla fovea verso le regioni pi laterali della retina, di fatto ogni cellula bipolare prende contatto anche con 2, 3, 4, fino a una decina di coni diversi; questo, se aumenta la sensibilit, perch aumenta il numero di fotorecettori che rispondono -diciamocontemporaneamente sulla stessa cellula bipolare, diminuisce le propriet di risoluzione

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spaziale. Quindi le cellule bipolari che troviamo non nella fovea ma nelle regioni attorno, di fatto hanno un minimo di convergenza, quindi ricevono input da 3, 4, 5, fino a un massimo di una decina di coni. Le cose sono invece profondamente diverse a livello della fovea, dove abbiamo un rapporto 1:1 tra cono e cellula bipolare. Quindi non c convergenza proprio per mantenere la massima possibile risoluzione spaziale. Sono appunto 7 tipi di cellule bipolari per i coni che hanno un minimo di convergenza e invece 3 tipi di cellule bipolari che hanno un rapporto 1:1 con i coni e si trovano a livello della fovea. Queste cellule si trovano definite in vario modo: sui testi tradotti dallinglese sono chiamate midget, oppure parvocellulari - i due nomi indicano la stessa attitudine. Quindi le cellule midget o parvocellulari sono quelle che hanno un rapporto diretto 1:1 tra cono e cellula bipolare. Laltro tipo di cellula, che nei testi inglesi chiamato parasol (ombrellone) perch sono molto pi grandi, invece hanno un certo tipo di convergenza, e in italiano sono dette la via magnocellulare. Come rispondono da un punto di vista elettrico le cellule bipolari? Rispondono in 2 modi diversi. Il disegno riproduce la sinapsi che abbiamo visto prima nello strato plessiforme esterno tra cono e cellule orizzontali e bipolari, e bastoncello e cellule orizzontali e bipolari. La situazione diversa a seconda che si tratti del cono o del bastoncello. Partiamo dal cono: il cono, oltre a prendere contatto con 2 cellule orizzontali, prende contatto con 2 cellule bipolari diverse, anche nella foveola (noi abbiamo detto che c un rapporto 1:1 con i coni: vero, per ora chiariremo meglio). Delle 2 cellule bipolari con cui prende contatto una, quella centrale, si chiama ON, laltra cellula bipolare si chiama OFF. Perch? Vediamo la risposta in termini di potenziale di membrana del cono o del bastoncello. Quindi dal potenziale di buio si iperpolarizza la cellula. Le cellule bipolari OFF hanno lo stesso tipo di risposta, quindi in seguito alla stimolazione luminosa si iperpolarizzano, tanto quanto fa il cono. Le cellule bipolari ON, invece, hanno la risposta opposta: quando il cono si iperpolarizza, in seguito allassorbimento di un fotone, queste cellule si depolarizzano, invece. Quindi da ciascun cono partono 2 vie diverse, che rimarranno divise per tutto il resto della trasmissione

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dellinformazione, una via OFF e una via ON. Simultaneamente, in seguito allilluminazione del singolo cono, avremo una cellula bipolare OFF che si iperpolarizza, tanto quanto il cono, e una cellula bipolare ON che si depolarizza. Entrambe per traggono la loro eccitazione o inibizione dallo stesso cono. Queste 2 vie in parallelo, ON e OFF, ci spiegheranno parte del funzionamento della retina un po pi avanzato che vedremo successivamente. Per quanto riguarda il bastoncello, invece, non esiste la via OFF, quindi la cellula bipolare del bastoncello una cellula ON, ovvero si depolarizza in seguito alliperpolarizzazione del bastoncello. Quindi dai coni emergono 2 vie, trasportate da 2 cellule bipolari distinte, una via ON e una via OFF, dai bastoncelli invece un solo tipo di via che una via ON, quindi la cellula bipolare si depolarizza in risposta alliperpolarizzazione del bastoncello. Abbiamo detto che il neurotrasmettitore che viene rilasciato dal bastoncello o dal cono (facciamo lesempio dal cono, che quello pi immediato) il glutammato. Il glutammato va ad agire su tutti i recettori post-sinaptici delle cellule con cui trae contatto sinaptico. Com possibile che in questa sinapsi, dove viene rilasciato solo glutammato, un gruppo di cellule risponda iperpolarizzandosi e un gruppo di cellule risponda depolarizzandosi? un chiaro esempio dove il principio di Dale nella sua forma classica non ha applicazione. Il principio di Dale, visto in una delle prime lezioni, espresso nella sua forma classica dice che ogni cellula ha gli stessi effetti o eccitatori o inibitori su tutti i neuroni - in quel caso, diceva il principio di Dale, con cui trae contatto sinaptico. Questo palesemente non vero qui, perch il cono ha un effetto opposto, inibitorio per la via OFF, eccitatorio per la via ON, sui 2 tipi di cellule con cui ha contatto sinaptico. Quindi questa differenza dovuta non tanto al tipo di neurotrasmettitore, perch sempre il glutammato, ma dovuta al tipo di recettore presente sulla membrana post-sinaptica. Evidentemente, le cellule bipolari OFF avranno un tipo di recettore per il glutammato identico a quello delle cellule orizzontali, quindi sar ionotropico, le cellule bipolari ON avranno un tipo di recettore per il glutammato diverso, cio metabotropico. Questo quindi lesempio pi palese che sta a indicare che leffetto sinaptico di un neurotrasmettitore dovuto al tipo di recettore con cui va a legarsi: la sinapsi tra cono e cellule bipolari, perch a livello della stessa sinapsi abbiamo 2 effetti diametralmente opposti. Come funziona il meccanismo che fa depolarizzare la cellula bipolare? Questo un bellesempio di un principio costitutivo molto pi generale di tutti gli organismi viventi, uomo compreso, e cio che la natura se

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inventa un macchinario molecolare che funziona cerca poi di adottarlo in tutti i sistemi in cui pu trovare impiego, senza stare a inventare delle cose diverse. Il meccanismo identico a quello della cascata fototrasduttiva, n pi n meno: un meccanismo molecolare che funziona, viene utilizzato a livello del segmento esterno del fotorecettore per trasdurre la luce, viene utilizzato qui, invece, per far s che la risposta della cellula bipolare ON sia invertita. Come funziona? Nellimmagine abbiamo la sinapsi tra il fotorecettore e la cellula bipolare ON. Il fotorecettore al buio rilascia glutammato, perch il suo potenziale di membrana intorno ai -35 mV, quindi entra Ca in cellula, e cos via, come abbiamo visto. Il glutammato si lega al suo recettore e attiva una proteina G. E un recettore metabotropico per il glutammato quindi accoppiato a un sistema a secondo messaggero. Si lega ad una G proteina e lattiva. La G proteina attiva la fosfodiesterasi, la fosfodiesterasi idrolizza il cGMP. Sulla membrana cellulare della cellula bipolare ON ci sono gli stessi canali al cGMP che abbiamo sul segmento esterno del fotorecettore. Quindi al buio questi canali, presenti nella cellula bipolare ON, sono chiusi, perch il glutammato che si lega al recettore metabotropico per il glutammato, tramite la stessa catena di eventi che propria della catena fototrasduttiva, tiene bassa la concentrazione di cGMP e quindi questi canali sono chiusi. Quando arriva lo stimolo luminoso, il fotorecettore si iperpolarizza, viene meno il rilascio di glutammato, quindi il glutammato non si lega pi al suo recettore, questa via viene interrotta (perch la G proteina non viene pi attivata), di conseguenza la fosfodiesterasi non funziona pi, funziona solo la guanilatociclasi (che anche qui costitutivamente attiva), quindi aumenta la concentrazione di cGMP a livello della cellula, questa va ad agire sui canali ionici per il cGMP, questi si aprono, lasciano entrare Na e Ca e quindi il potenziale di membrana si depolarizza, e abbiamo la risposta invertita. Utilizzando quindi lo stesso identico sistema che viene utilizzato nel fotorecettore per trasdurre il fotone di luce, la cellula bipolare ON inverte il segno della risposta, quando il fotorecettore si iperpolarizza lei si depolarizza.

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Ci soffermiamo ora su quello che succede sullaltro strato della retina che possiede i contatti sinaptici, interno. ovvero In lo questo strato strato plessiforme

abbiamo le sinapsi formate dalla cellula bipolare, sia ON che OFF, e dalle cellule amacrine e dalle cellule ganglionari. Quindi questi 3 tipi di cellule formano i contatti sinaptici che sono presenti a questo livello che lo strato plessiforme interno. Le cellule amacrine svolgono una funzione simile a quella svolta dalle cellule orizzontali, ovvero trasferiscono linformazione orizzontalmente nella retina tra gruppi di cellule poste una a fianco allaltra anche a distanze considerevoli. Anche qui ci sono diversi tipi di cellule amacrine, molto di pi di quanto non siano stati visti di cellule bipolari; il loro ruolo un po pi fumoso, perch ancora non sono molto ben conosciute; quello che si sa di certo che alcuni tipi di cellule amacrine rispondono alla dopamina e, apparentemente, la loro funzione pi evidente quella di regolare la sensibilit alla luce di tutta la retina. Quindi, tramite un sistema che utilizza dopamina, in qualche modo le cellule amacrine sono capaci di regolare la sensibilit di tutta la retina al livello di illuminazione media della scena, quindi introducendo una ulteriore modulazione del guadagno di tutto il sistema. Per, pi di tanto non si sa ancora bene di tutti i tipi di cellule amacrine, per cui inutile stare a soffermarsi pi di tanto. Cominciamo ora a vedere le 2 vie verticali di trasmissione dellinformazione, quella dei coni e quella dei bastoncelli. Questa la via dei coni: innanzitutto, abbiamo visto, non ununica via, perch da ciascun fotorecettore (cono) partono 2 cellule bipolari, una ON e una OFF, e le cellule bipolari vanno poi a trasferire linformazione a livello delle cellule ganglionari, a livello dello strato plessiforme interno. Tra la via ON e la via OFF non c solo una distinzione dal punto di vista della funzione della risposta elettrica, c proprio una differenza dal punto di vista

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morfologico, perch lo strato plessiforme interno suddiviso in 2 lamine, una pi esterna e una pi interna: le cellule bipolari OFF prendono contatto sinaptico con le cellule ganglionari, che si chiameranno OFF a loro volta, a livello dello strato pi esterno dello strato plessiforme interno; mentre le cellule bipolari ON prendono contatto sinaptico con le cellule ganglionari, che per questo si chiameranno ON, a livello invece dello strato pi interno dello strato plessiforme interno. Quindi, oltre a una differenza di funzione, gi ai tempi di ? dove non si conosceva la risposta elettrica delle cellule ma si conosceva molto bene la morfologia, stato lui a dividere lo strato plessiforme interno in queste 2 regioni, proprio perch c una diversa morfologia e una precisa disposizione dei contatti sinaptici tra le cellule della via OFF e quelle della via ON. A cosa serve avere una via OFF e una via ON? una base, funzionale e morfologica, per spiegare il fenomeno su cui su basa il funzionamento della retina, che lesistenza di quelli che si chiamano campi recettivi concentrici. Quindi ciascuna cellula ganglionare, che quella pi interessante da questo punto di vista perch poi il suo assone che convoglia linformazione finale ai centri superiori, possiede quello che si chiama un campo recettivo, come abbiamo visto esserci dei campi recettivi ad esempio per i meccanorecettori tattili: lo stesso identico concetto, ovvero la cellula ganglionare riceve un input da parte di un certo numero di fotorecettori (che pu anche essere uno, nella fovea) che costituiscono quindi il suo campo recettivo. Questo campo recettivo costituito da un centro e da una periferia, quindi ci sono delle distinzioni. Quindi il campo recettivo di ciascuna cellula ganglionare avr un centro e una periferia attorno. I colori del centro e della periferia nellimmagine sono opposti per stare a significare un aspetto funzionale fondamentale, ovvero che tutto ci che accade in periferia inibisce quello che avviene nel centro. Quindi la risposta della cellula ganglionare sar diversa a seconda che noi andiamo a illuminare solo il centro del suo campo recettivo o solo la periferia del suo campo recettivo. Lesistenza di questi campi recettivi concentrici e questo antagonismo fra il centro e la periferia, fa s che la risposta della cellula ganglionare, della stessa cellula, sia diversa se noi andiamo a illuminare il centro del suo campo recettivo o se andiamo a illuminare la periferia. Dal momento che esistono entrambi i tipi di cellule ganglionari, le cellule ON e le cellule OFF, il comportamento di questi 2 tipi cellulari sar diverso tra di

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loro. E qui abbiamo le registrazioni vere e proprie (vedi pag. seguente, ndr). Cominciamo con la cellula ganglionare ON: se noi andiamo a illuminare il centro del suo campo recettivo la cellula ganglionare ON si depolarizza (come fa la cellula bipolare ON: caratteristico della via ON); se noi andiamo a illuminare il centro del suo campo recettivo ma con un anello sempre pi grande di luce, quindi andando un po a toccare anche la periferia, abbiamo che la depolarizzazione della cellula ganglionare ON diminuisce un po, perch il fatto di avere illuminato il centro del campo recettivo ma anche una parte della periferia del campo recettivo di fatto riduce la depolarizzazione della cellula ganglionare ON. Se noi andiamo a illuminare solo la periferia, e lo si pu fare con un banco ottico in modo tale da far arrivare solo un anello di luce, quello che vediamo che addirittura o non c risposta o c una piccola inibizione, quindi la cellula ON addirittura mi sta iperpolarizzando, sta invertendo la sua risposta. Quindi c una profonda differenza di risposta della cellula ganglionare a seconda che si illumini il centro o la periferia, c un antagonismo tra questi 2. Stessa cosa per la cellula ganglionare OFF, per ovviamente la risposta elettrica differente: allora, se illuminiamo solo il centro del campo recettivo della cellula ganglionare OFF questa si iperpolarizza, tipico anche della bipolare della via OFF; se anche qui cominciamo ad allargare un po lo spot luminoso e quindi oltre al centro cominciamo a illuminare anche un po della periferia, vediamo che liniziale iperpolarizazione seguita immediatamente da un tentativo di ritornare di nuovo al valore di partenza; se, come prima, andiamo a illuminare solo la periferia, addirittura abbiamo una leggera depolarizzazione in corrispondenza dellilluminazione. Quindi anche qui otteniamo una risposta diametralmente opposta a quella che propria della cellula ganglionare. Per cui la periferia del campo recettivo contrasta e inibisce ci che invece accade se illuminiamo il centro del campo recettivo. Questa una caratteristica fondamentale che spiega buona parte del funzionamento della retina. Andiamo a veder ora la via dei bastoncelli. La via dei bastoncelli, abbiamo detto, molto convergente

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- dalla figura (la prima della pagina successiva, ndr) abbiamo unidea dei numeri: pensiamo al rapporto 1:1 che c nella fovea tra cono e cellula ganglionare, qua abbiamo che per ogni cellula ganglionare beta, che quella pi piccola, abbiamo una convergenza di circa 21.000 bastoncelli, quindi la risoluuzione spaziale dei 2 sistemi non assolutamente paragonabile, perch laddove, per quel che riguarda i coni nella fovea, una cellula ganglionare riceve linformazione che proviene da un singolo cono, qua una cellula ganglionare, fuori dalla fovea ovviamente, riceve linformazione di 21.000 bastoncelli. Quindi il tipo dinformazione non paragonabile, c unaltissima convergenza sulla cellula ganglionari, aumenta di molto la sensibilit, per a scapito della risoluzione spaziale. Per di pi la via dei bastoncelli, di fatto non utilizza una via propria, ma attraverso del la cellula bipolare utilizza vediamo di cellula bastoncello

simultaneamente nellimmagine). bipolare Questa per i

entrambe le vie dei coni (lo Abbiamo visto che c un tipo bastoncelli. non cellula

bipolare per i bastoncelli, per, prende direttamente con le con contatto contatto sinaptico sinaptico

cellule ganglionari, ma prende entrambe le vie delle cellule bipolari dei coni, quindi sia la via OFF che la via ON. La cellula bipolare dei bastoncelli prende contatto sinaptico con una cellula amacrina, che si chiama A2 (AII), e questa cellula amacrina quella che prende contatto sinaptico con entrambi i tipi delle cellule bipolari dei bastoncelli, ovvero con la via OFF e con la via ON. Questo schemino ci anche molto utile per capire la

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differenza di funzione tra sinapsi elettrica e sinapsi chimica. La cellula bipolare dei bastoncelli una cellula ON, lei si depolarizza quando il bastoncello si iperpolarizza; la cellula bipolare dei bastoncelli ha una sinapsi di tipo elettrico con la cellula amacrina di tipo II. Avere una sinapsi elettrica vuol dire che la cellula amacrina di tipo II varier il proprio potenziale di membrana esattamente come lo sta variando la cellula bipolare del bastoncello, perch la sinapsi elettrica non consente di invertire il segno, trasferisce esattamente la stessa variazione di potenziale elettrico. Allora vorr dire che quando questa cellula bipolare si depolarizza, si depolarizza anche la cellula amacrina AII. Di conseguenza, per attivare la via ON dei bastoncelli, c solamente bisogno di unaltra sinapsi elettrica, quindi la cellula amacrina di tipo II ha una sinapsi elettrica con la cellula bipolare ON dei bastoncelli, perch il segno della risposta rimane conservato (ed infatti rappresentato da una gap junction, che una sinapsi elettrica). Al contrario, per poter attivare la via OFF, c bisogno di invertire il segno della sinapsi, il segno della risposta, perch la cellula bipolare OFF si iperpolarizza in risposta allilluminazione del fotorecettore. Allora, in questo caso, la cellula amacrina di tipo II non contrae una sinapsi elettrica con la cellula bipolare di tipo OFF, perch altrimenti fornirebbe una risposta sbagliata a questa cellula, ma ha invece una sinapsi chimica. Quindi anche qui con rilascio di glutammato, recettore metabotrobico per il glutammato, la risposta viene invertita. E quindi tramite lutilizzo di sinapsi elettriche e, contemporaneamente, di sinapsi chimiche sulle 2 vie ON e OFF dei coni, la cellula amacrina di tipo II pu trasferire la stessa informazione che di tipo ON, perch proviene dai bastoncelli, alle 2 vie dei coni. Quindi ogni volta che un bastoncello risponde a un fotone di luce, di fatto linformazione portata dal bastoncello simultaneamente percorre entrambe le vie dei coni per giungere alle cellule ganglionari, tramite la cellula amacrina di tipo II che con questo trucchetto di sinapsi elettrica e sinapsi chimica riesce ad avere 2 tipi di risposta diversa in risposta allo stesso tipo di eccitazione dovuta alla cellula bipolare ON. Questi sono diversi Anche tipi tra di le cellule cellule ganglionari.

ganglionari abbiamo una distinzione tra cellule piccole e cellule grandi, non solo dal punto di vista morfologico ma soprattutto da un punto di vista funzionale.

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Qui abbiamo a confronto 2 gruppi di cellule ganglionari che provengono dalla regione della fovea e a 8 mm dalla regione della fovea. Le dimensioni vanno da quelle pi piccole, nelle regione della fovea, a quelle pi grandi; ma quello che pi interessante, dal punto di vista della funzione, che la popolazione divisa in 2 tipi di cellule ganglionari, che sono le cellule midget o P (per parvocellulari), quindi cellule piccole, sia fuori che allinterno della fovea, che ricevono addirittura da un solo cono, e cellule M (magnocellulari) o parasol, che invece ricevono da molti pi coni o bastoncelli, quindi hanno una convergenza molto pi accentuata. Questa distinzione tra cellule ganglionari P e cellule ganglionari M vedremo che si conserver da qui fino alla corteccia visiva primaria, proprio perch diversa la funzione di una cellula ganglionare che riceve da un solo cono, che sono le midget, le P, rispetto a quelle delle cellule ganglionari che ricevono da pi coni differenti, che sono le M o parasol. Allora: le cellule ganglionari hanno risposte ON e OFF, le abbiamo viste prima in termine di risposta del potenziale di membrana. Se noi invece andiamo a registrare dallassone di una cellula ganglionare la frequenza del potenziale dazione che questa scarica in risposta a uno stimolo luminoso, vediamo che ne esistono sostanzialmente di 3 tipi diversi, e sono elencati in figura. Qui abbiamo la registrazione da un assone di una cellula ganglionare e sotto abbiamo la durata di uno stimolo luminoso. Abbiamo cellule che si chiamano ON-center che quando vengono illuminate (quando il centro del campo recettivo viene illuminato) incominciano a scaricare o aumentano la frequenza di scarica del potenziale dazione. Abbiamo delle cellule OFF-center che invece cominciano a scaricare il potenziale dazione quando cessa lilluminazione. E poi abbiamo delle cellule ON-OFF che scaricano non appena lo stimolo viene fornito e poi quando viene tolto. Quindi abbiamo tutte e 3 le combinazioni possibili: cellule che scaricano il potenziale dazione quando insorge lo stimolo (ON-center), cellule che scaricano quando lo stimolo viene meno (OFF-center), e cellule che scaricano nei 2 transienti(?), quindi allON e allOFF dello stimolo. Qui vediamo un altro tipo di registrazione un po pi lunga, per far capire qual

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lattitudine della cellula ganglionare, perch esiste questo antagonismo. Nella prima traccia stiamo illuminando solo il centro del campo recettivo e registriamo la frequenza di scarica: vediamo che aumenta la frequenza di scarica della cellula ganglionare se andiamo a illuminare solo il centro del campo recettivo. Se andiamo a illuminare solo la periferia del campo recettivo questa cellula smette di scaricare, ed abbastanza evidente la differenza tra la situazione di buio e quella dilluminazione, in entrambi i casi: nel primo la frequenza aumenta, nel secondo diminuisce e va a zero. Se andiamo a illuminare in maniera uniforme il campo recettivo, non c una grandissima differenza di frequenza di scarica di potenziale dazione, qualcosa si intravede ma non cos evidente la differenza. Allora lesistenza di questo campo recettivo concentrico antagonista ON-OFF fa s che di fatto le cellule ganglionari non sono fatte per informare i centri superiori di quando il loro campo recettivo illuminato in maniera uniforme, ma devono informare i centri superiori quando ci sono delle zone di luce e di buio che cadono nel loro campo recettivo. Quindi linformazione che porta la cellula ganglionare non uninformazione di luminosit costante, bens uninformazione di contrasto, cio a dire: attenzione che nel mio campo recettivo c una parte pi chiara e una parte pi scura. Perch i contrasti sono le parti pi importanti dellimmagine? Perch i contrasti vogliono dire i bordi degli oggetti, vuole dire riuscire a capire cos un oggetto e cos lo sfondo. Quindi linformazione rilevante di una scena non tutto ci che uniforme, ma tutto ci che non lo , perch laddove c un contrasto vuol dire che c un bordo tra un oggetto e un qualcosaltro. Quindi cominciamo a capire un po di come funziona poi lelaborazione del segnale e lo si capisce anche da qua (?) perch se noi illuminiamo in maniera uniforme c un po di ambiguit nel capire se qua (?) stato illuminato o se illuminato qua (?), non c una gran differenza, mentre c unenorme differenza invece se illuminiamo solo il centro o solo la periferia, molto pi evidente. Vediamo ora dove proiettano le cellule ganglionari, quindi una volta visto come avviene la trasduzione e in parte lelaborazione dellinformazione nella retina, vediamo le proiezioni delle vie ottiche. Nella prima immagine (pagina seguente, ndr) vediamo lo schema degli occhi, il campo visivo totale, e cosa ne degli assoni delle cellule ganglionari che escono da entrambi gli occhi. A livello del chiasma ottico, dallanatomia ricorderete che i fasci nervosi non si incrociano, per si scambiano un certo contingente di fibre e lo vediamo nellimmagine.

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La retina divisa in 2 regioni, una regione nasale e una regione temporale. A livello di chiasma ottico le 2 regioni nasali si incrociano tra di loro, quindi tutte le fibre di tutte le cellule ganglionari che hanno i loro campi recettivi a livello delle regioni nasali della retina, dellemiretina nasale, si incrociano, mentre non si incrociano i contingenti di fibre, gli assoni, che provengono dalle cellule ganglionari che hanno campo recettivo nellemiretina temporale. Allora: di fatto, quello che noi otteniamo,e lo vediamo qui, nella prima stazione di rel (?) delle vie ottiche, che quella a livello dei corpi genicolati laterali, che lemiretina temporale di destra e nasale di sinistra vanno a finire su un genicolato, lemiretina temporale di sinistra e nasale di destra vanno a finire nellaltro. Perch questo incrocio delle 2 emiretine nasali? Perch ci che vede lemiretina temporale di destra la stessa parte del campo visivo che vede lemiretina nasale di sinistra. Quindi, questa segregazione che pu apparire strana, di fatto fa s che sullo stesso corpo genicolato laterale arrivino tutte le fibre delle cellule ganglionari di entrambi gli occhi che vedono la stessa porzione del campo visivo. Questo il significato: la regione temporale di un occhio vede la stessa cosa che vede la regione nasale dellaltro occhio, le 2 regioni nasali si incrociano, e quindi nel corpo genicolato laterale di destra noi abbiamo la proiezione binoculare del campo visivo di sinistra, e viceversa. A livello dei corpi genicolati laterali c poi una differenza sostanziale tra la regione che riceve afferenze della via parvocellulare, delle ganglionari midget, e quella che riceve lafferenza dalla via magnocellulare delle ganglionari parasol, come vediamo nella figura.

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Qui vediamo una sezione di corpo genicolato laterale diviso in diversi strati (6 strati). Questi 6 strati sono alternati e ciascuno di essi riceve unafferenza controlaterale o ipsilaterale, controlaterale, ipsilaterale, alternati (nella maniera della figura). Quindi c una disposizione e un arrangiamento molto preciso, molto definito, della provenienza delle afferenze. Questo fondamentale per la visione binoculare. Quindi controlaterale ipsilaterale controlaterale - ipsilaterale, sia per quel che riguarda le fibre magnocellulari, di provenienza dalle radici del (?)magnocellulare, che parvocellulare. La differenza pi evidente la quantit di strati che ricevono le afferenze dalla via parvocellulare rispetto a quella magnocellulare. I primi 2 strati pi interni ricevono le afferenze dalla via magnocellulare, quindi da tutte le cellule ganglionari, sostanzialmente, che hanno il proprio campo recettivo al di fuori della fovea, quindi praticamente da tutta la retina tranne la fovea. Mentre gli altri 4 strati dei corpi genicolati laterali ricevono le afferenze di tutte le cellule ganglionari che hanno i corpi cellulari che ricevono appunto afferenze a livello della fovea. Quindi vediamo che sproporzione che c tra il numero di cellule ganglionari che riceve le afferenze dei fotorecettori della fovea e che proietta su 4 strati, e lenorme numero di cellule ganglionari che invece riceve afferenze da tutto il resto dei fotorecettori, che proietta invece su 2 strati. Evidentemente la funzione di questi 2 tipi di informazioni profondamente diversa: la via parvocellulare quella che possiede la migliore caratteristica in quanto discriminazione spaziale e discriminazione dei colori; quella magnocellulare no, perch c moltissima convergenza. Dai corpi genicolati laterali, poi, attraverso la radiazione ottica, livello linformazione occipitale La passa 17 alla di corteccia visiva primaria, che a larea corteccia Brodmann. visiva

primaria caratteristica, quella regione del cervello che si chiama corteccia striata proprio per la presenza di una striatura che la linea del Gennari, ed dovuta allenorme spessore del quarto strato della corteccia, che funzionalmente quello che riceve tutte le afferenze dal sistema sensoriale. In questo caso arrivano talmente tante afferenze dai corpi

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genicolati laterali, che il quarto strato di corteccia cos tanto ampio che determina una striatura molto evidente a livello della corteccia. Quindi le funzioni della corteccia cerebrale sono bene o male simili in tutte le aree della corteccia, per cui la descrizione delle lamine dello strato della corteccia visiva primaria identica alle altre che vedrete successivamente, quindi non stiamo qua a vederlo nel dettaglio, lunica situazione da tener presente che siccome lo strato quarto, che di solito quello appunto che si occupa di ricevere le afferenze, in questo caso sono talmente tante le afferenze che la corteccia visiva primaria ha uno strato quarto piuttosto cospicuo rispetto al resto della corteccia. Com organizzata la corteccia visiva primaria? La corteccia visiva primaria in un certo senso organizzata come i corpi genicolati laterali. (Allora, quello che vi dico adesso pi oscuro che altro, nel senso che non si conosce ancora nel dettaglio come avvenga lestrazione dellinformazione visiva a livello della corteccia visiva primaria, quindi ci sono alcune nozioni e si ipotizzano certi tipi di funzionamento, ma ancora le prove certe non ci sono.) Allora: lorganizzazione della corteccia visiva primaria fatta per cilindri o per colonne di dominanza oculare. Nellimmagine vediamo un cubo che rappresenta un pezzettino di corteccia visiva primaria, i 6 stati della corteccia dal pi esterno al pi interno, e trasversalmente a questi strati abbiamo delle colonne di dominanza oculare, proprio perch ciascuna colonna riceve le afferenze o controlaterali o ipsllaterali, cos come avveniva nei corpi genicolati laterali. Quindi abbiamo questo affiancamento di colonne che ricevono afferenze controlaterali ipsilaterali controlaterali ipsilaterali. Ciascuna di questa colonne, poi, divisa, e lo vediamo, in tante porzioni le cui cellule rispondono in maniera preferenziale se uno stimolo luminoso ha una certa direzione nel campo visivo. Quindi: sperimentalmente sono andati a registrare lattivit delle cellule che compongono la corteccia visiva primaria e si visto che in queste regioni ciascun gruppo di cellule che ospitato in ciascuna regione, risponde se lo stimolo luminoso sta viaggiando in un certo modo nel campo visivo. Quindi in qualche modo a livello di queste

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cellule viene estratta uninformazione che la presenza di linee preferenziali nel campo visivo, per pi di cos ancora non si capisce. Inoltre, in ciascuna colonna, sono presenti queste strutture cilindriche che si chiamano bleb o blob e servono per estrarre linformazione di colore. Quindi le cellule ospitate in questi blob (che sono i cilindri allinterno di ciascuna colonna) non hanno a che vedere con lestrazione spaziale dellinformazione ma estraggono linformazione di colore. Come facciano non ancora noto del tutto, per di fatto la codificazione del colore avviene l, in queste cellule, che sono quelle che rispondono alle differenze cromatiche sulla scena, e rispondono solo a quelle. In pi dobbiamo anche estrarre linformazione rilevante per quello che riguarda la tridimensionalit della scena. Pare che linformazione riguardante la tridimensionalit della scena venga estratta dalle cellule che si trovano ai confini tra le 2 colonne di dominanza oculare, perch le cellule che si trovano al confine tra le colonne di dominanza controlaterale e ipsilaterale sono le uniche che ricevono afferenze da entrambi gli occhi, e ricevono le informazioni che riguardano lo stesso punto del campo visivo, per come sono organizzate le proiezioni. Quindi di fatto le cellule localizzate allinterfaccia tra le colonne di dominanza oculare sono quelle responsabili di estrarre linformazione che riguarda la tridimensionalit della scena, in un modo che adesso andremo a vedere. Quindi le varie informazioni sono estratte in punti diversi della corteccia visiva primaria ad opera di popolazioni cellulari differenti che si occupano solamente di estrarre questo tipo di informazioni. La retina non proietta solo alla corteccia visiva primaria, ma proietta anche ad altre regioni, in particolare sono interessanti il collicolo superiore e la regione pre-tettale. Il collicolo superiore importante perch la regione dellencefalo che presiede ai movimenti rapidi degli occhi. Questa regione riceve sia afferenze da parte della corteccia visiva primaria, sia direttamente dalla retina, e tramite le sue efferenze, che vanno a prendere contatto sinaptico coi muscoli oculomotori, di fatto controlla i movimenti saccadici, cio i movimenti rapidi degli occhi, di puntamento degli occhi (quando noi giriamo il nostro sguardo verso un punto della scena che ci interessa, questo movimento stato comandato e controllato dal collicolo superiore). La regione del pre-tetto (pretettale) invece importante, anche da un punto di vista clinico, perch media il riflesso pupillare. Credo gi sappiate che se andate a illuminare un occhio con una luce avete una costrizione(?) della pupilla dellocchio illuminato e una risposta consensuale nellocchio

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non illuminato. Questo arco riflesso dovuto al sistema parasimpatico ed mediato da circuiti che passano a livello della regione del pre-tetto. Quindi la compromissione del riflesso di illuminazione di costrizione delliride, ossia sulla risposta diretta, si chiama quella dellocchio illuminato che quella consensuale, di fatto indice di una compromissione delle parti pi profonde dellencefalo, perch la regione del pre-tetto si trova a livello profondo dellencefalo, quindi ha un significato clinico e diagnostico non indifferente ed a carico del sistema parasimpatico. Vediamo adesso, invece, i sistemi che ci consentono di osservare la scena. Finadesso abbiamo visto come la scena viene trasdotta e qual il flusso delle informazioni e chi si occupa di estrarre linformazione, adesso cerchiamo di vedere come noi pi o meno volontariamente fissiamo lo sguardo su un certo particolare della scena. Ci sono 6 sistemi che controllano il posizionamento degli occhi. La via finale comune di tutti questi 6 sistemi sono i 3 nuclei oculomotori, perch chiaramente tramite la muscolatura estrinseca dellocchio che poi avviene il controllo della posizione dello sguardo. Per chi comanda i muscoli oculomotori sono 6 sistemi diversi. Quindi abbiamo: 1. le saccadi, che sono i movimenti veloci degli occhi, 2. i movimenti lenti di inseguimento, quando stiamo inseguendo un oggetto che corre nel campo visivo, 3. i movimenti di vergenza, per mettere a fuoco oggetti pi o meno distanti, 4. i movimenti vestibolo-oculari, che ci consentono di mantenere fisso il punto di osservazione indipendentemente dai movimenti del capo o del tronco, 5. i movimenti optocinetici, che svolgono la stessa funzione dei vestibolo-oculari per gli oggetti che si muovono sulla scena, 6. la fissazione, sistema che ci consente di tenere gli occhi fissi su un determinato punto. Vediamo brevemente come funzionano questi sistemi, partendo dalle saccadi. Le saccadi sono dei movimenti rapidissimi dellocchio, nellordine dei 900 gradi al secondo (900/s), gradi di rotazione dellocchio (non gradi centigradi), quindi ci consentono di posizionare immediatamente gli occhi sul punto della scena che ci interessa. Dicevamo che il controllo delle saccadi dovuto al collicolo superiore, che poi va a comunicare il comando motorio vero e proprio alla muscolatura estrinseca dellocchio, per lorigine e il controllo dellampiezza del movimento saccadico in realt differente a seconda che si tratti di una saccade orizzontale (che sul piano orizzontale) o verticale. Il controllo delle saccadi

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orizzontali dovuto alla formazione reticolare pontina mentre quella verticale dovuto alla formazione reticolare mesencefalica. Quindi lassenza, in una persona, di un certo tipo di saccade, pu essere indice di compromissione o della regione reticolare pontina o di quella mesencefalica, a seconda di quale saccade non compare pi, quindi da certi tipi di assenza di riflesso si pu arrivare a capire cosa c che non va nel sistema nervoso centrale. Il ruolo del collicolo superiore in realt anche quello di far spostare gli occhi in seguito a uno stimolo di unaltra modalit sensoriale, ad esempio noi possiamo puntare il nostro sguardo in un punto da cui sentiamo provenire un suono. Quindi non stato uno stimolo visivo che ha fatto girare gli occhi, ma stato uno stimolo sonoro che ha causato lo spostamento degli occhi. Questa associazione tra modalit di stimolazione diverse ad opera del collicolo superiore, perch a livello del collicolo superiore proiettano le diverse modalit sensoriali e quindi possibile far interagire queste informazioni e far s che se noi sentiamo un rumore forte verso sinistra noi spostiamo immediatamente lo sguardo verso sinistra. una saccade comandata dal collicolo superiore, perch il collicolo superiore lunico punto dellencefalo dove possiamo metter insieme linformazione del rumore e la sua provenienza con il comando di direzione dellocchio. Poi abbiamo i movimenti lenti dinseguimento. I movimenti dinseguimento mantengono fissa, sulla fovea, unimmagine in movimento. Perch abbiamo questa necessit di mantenere limmagine fissa sulla fovea? Perch la fovea, come abbiamo detto, lunico punto di tutta la retina dove noi riusciamo ad avere la miglior visione possibile, quella con la maggior densit di coni e bastoncelli, quella con il maggior numero di proiezioni verso la corteccia visiva primaria. Quindi tutti gli oggetti che ci interessano, limmagine della parte del campo visivo che ci interessa, deve necessariamente cadere sulla fovea per essere capita, compresa, altrimenti non c modo di estrarre uninformazione sufficiente dalle altre parti del campo visivo. Il movimento lento dinseguimento un movimento che ha bisogno dellinterazione tra la corteccia cerebrale e la regione flocculare del cervelletto, quindi un circuito un pochino pi ampio. I movimenti di vergenza, invece, sono quelli che consentono di mettere a fuoco un oggetto vicino o un oggetto lontano sulla retina; per il sistema che attiva i movimenti di vergenza il sistema parasimpatico che, parallelamente alla vergenza degli occhi, attiva altri 2 movimenti, uno laccomodazione del cristallino e il secondo la costrizione delliride. Sono 3 meccanismi che vengono attuati simultaneamente, tutti e 3 sotto il controllo del

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sistema parasimpatico. Quindi, quando noi dobbiamo mettere a fuoco un oggetto vicino, a partire dallinfinito, dobbiamo far convergere gli occhi e facendo convergere gli occhi il cristallino si accomoda aumentando il potere diottrico per mettere a fuoco un oggetto pi vicino e contemporaneamente liride si restringe un poco per migliorare la profondit di campo; cos come in una macchina fotografica si stringe il diaframma per migliorare la profondit di campo, cos liride compie lo stesso movimento. In questo modo, aumentando la profondit di campo, quando noi osserviamo oggetti vicini non dobbiamo continuamente accomodare il cristallino anche se la distanza delloggetto varia di poco. Se non ci fosse la costrizione delliride io per mettere a fuoco il mouse, la tastiera e il monitor dovrei continuamente accomodare il cristallino, perch si trovano a distanze piccole ma diverse tra di loro. Costringendo liride, per un fenomeno ottico particolare, di fatto aumento la profondit di campo e quindi, senza dover pi cambiare laccomodazione del cristallino, io ho ragionevolmente a fuoco sia il mouse che la tastiera che il monitor, senza continuamente dover far cambiare di forma il cristallino. Questi 3 meccanismi avvengono sempre simultaneamente, non possibile prescindere da uno di questi, e sono attivati tutti e 3 dal sistema parasimpatico. I movimenti vestibolo-oculari, che vedrete meglio parlando del sistema vestibolo-oculare, servono a compensare la rotazione o la traslazione del capo, sia attorno allasse y che attorno allasse x, quindi sia movimenti rotatori che in un piano verticale che in un piano orizzontale, per questi movimenti li vedrete meglio successivamente. Lo schemino indica come mai prima si parlava di divergenza degli occhi necessario far convergere gli occhi per mettere a fuoco limmagine di un oggetto vicino. Allora: il significato della vergenza degli occhi che loggetto a fuoco, limmagine proiettata sulla retina delloggetto a fuoco, deve cadere in regioni omologhe della retina, ed questo il caso: in questo caso i 2 occhi stanno puntando il pallino grigio, quindi limmagine retinica di quel pallino grigio, se gli occhi sono stati fatti convergere in maniera appropriata, cade in regioni omologhe della retina. Dal punto di vista delle cellule che sono deputate a dare linformazione di tridimensionalit della scena, tutti i punti di quelloggetto che a fuoco ed al centro del campo visivo, hanno disparit

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retinica uguale a zero, ovvero cadono in regioni omologhe della retina. Tutti i punti pi lontani e pi vicini che sono presenti nel campo visivo, hanno una disparit retinica diversa da zero, il che significa che non cadono in punti omologhi della retina. Il confronto tra tutti questi oggetti che compongono il campo visivo operato da quelle cellule che, dicevamo, esistono allinterfaccia tra le colonne di dominanza oculare, perch sono le uniche che possono capire se in un punto del campo visivo cade lo stesso oggetto oppure no, perch ricevono afferenze da entrambi gli occhi, da entrambe le emiretine, il confronto di tutte le disparit retiniche del campo visivo d lidea di profondit, a partire dal punto che viene messo a fuoco. Questo il meccanismo. I punti che hanno disparit retinica diversa da zero non sono quindi singoli ma danno origine a unimmagine sdoppiata delloggetto, ed molto semplice, di esperienza comune, se voi mettete a fuoco lontano e mettete il dito davanti agli occhi vedete 2 dita, non uno solo, perch in quel momento i 2 occhi non stanno convergendo sul dito e quindi limmagine del dito proiettata in 2 regioni non omologhe dei campi visivi. Esistono 2 tipi di questa che un diplopia fisiologica: sono incrociata o diretta a seconda che loggetto sia prima o dopo loggetto messo a fuoco. E poi abbiamo gli ultimi 2 sistemi di movimento degli occhi, che sono i movimenti optocinetici e poi la fissazione. Il movimento optocinetico un sistema che consente di mantenere centrato sulla fovea un oggetto che si sta spostando nel campo visivo quindi ovviamente sfrutta quello che il sistema che comanda i movimenti lenti dinseguimento dellocchio che abbiamo visto prima. Per far questo ha bisogno di decifrare linformazione visiva, perch bisogna capire che c un oggetto che ci interessa nel campo visivo, capire che questo oggetto si muove e poi comandare laggiustamento di posizionamento degli occhi man mano che loggetto si muove. Questo un sistema analogo a quello vestibolo-oculare per con delle differenze sostanziali, perch il sistema vestibolo-oculare ha un guadagno molto elevato, per cui non commette errori ma funziona solo quando il capo sta ruotando e limmagine ferma. Se invece noi siamo fermi ed un qualche punto dellimmagine che si muove, dobbiamo utilizzare il sistema optocinetico, perch non abbiamo nessuna afferenza da parte del sistema vestibolare, come vedrete successivamente. Il problema che il sistema optocinetico intrinsecamente poco efficiente perch, dal momento che prima bisogna decifrare limmagine visiva, per capire che c qualcosa che deve essere seguito, la decifrazione dellimmagine visiva, dal

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momento che un sistema molto complesso, impiega qualche centinaio di millisecondi; quindi la correzione al puntamento(?) degli occhi che viene comandata tramite il riflesso optocinetico sempre in ritardo rispetto alla vera posizione delloggetto, perch dal momento in cui abbiamo visto loggetto in quel punto fino a quando stata decifrata la sua posizione, dato il comando, sono passati almeno un centinaio di millisecondi; quindi loggetto non pi l, si trova da unaltra parte, per il comando di correzione viene dato sulla posizione iniziale delloggetto. Quindi un sistema abbastanza efficiente ma che non pu avere la stessa efficienza che ha il sistema vestibolo-oculare, perch intrinsecamente lorigine del riflesso la decifrazione dellimmagine visiva che impiega necessariamente del tempo e quindi la correzione sempre sbagliata, non sbagliatissima ma sempre sbagliata. Lultimo sistema che controlla la posizione degli occhi quello di fissazione. Il sistema di fissazione anche qui appannaggio del collicolo superiore nella parte pi rostrale ed necessario un sistema di fissazione che in realt non fa muovere gli occhi ma anzi li mantiene fermi, perch deve in qualche modo inibire tutti gli altri centri che invece tendono a far spostare lo sguardo. Quindi la necessit di un sistema di fissazione quella di avere una regione, in questo caso del collicolo superiore, la pi rostrale, che quando fortemente attivata in maniera volontaria perch noi vogliamo mantenere la nostra attenzione fissa su un certo particolare della scena, impedisce che tutti gli altri tipi di riflessi che abbiamo visto in qualche modo possano spostare gli occhi dal punto che stiamo osservando. Quindi la forte attivazione del centro della fissazione del collicolo superiore inibisce parzialmente tutti gli altri tipi di riflesso, specialmente le altre regioni del collicolo superiore che sono quelle che presiedono alle saccadi, quindi ai grossi movimenti degli occhi, in modo tale da mantenere il pi fisso possibile lo sguardo sul punto che ci interessa.

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