La scoperta delle cellule Campana nella retina dei mammiferi

 

 

GIOVANNI ROSSI

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XVIII – 06 novembre 2021.

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 morfologia e la citologia dei neuroni, dai tempi di Camillo Golgi e Santiago Ramon y Cajal, sono state intensamente studiate allo scopo di definire l’identità morfo-funzionale degli elementi costitutivi del sistema nervoso centrale e, in particolare, del cervello umano. All’iniziale distinzione basata sui profili morfologici ottenuti mediante la “reazione nera” del metodo di Golgi, che fu estesamente impiegata da Cajal per la realizzazione del primo repertorio esaustivo di tipi neuronici mediante riproduzioni grafiche delle immagini microscopiche nel suo atlante del sistema nervoso centrale dell’uomo e dei vertebrati, sono seguiti criteri più complessi, soprattutto in ragione del fatto che a una classe morfologica non corrispondeva univocamente un ruolo funzionale.

Alla semplice distinzione in motoneuroni, interneuroni e neuroni sensoriali, sono seguite le classificazioni morfo-funzionali, prima fra tutte quella di Golgi, della quale si conservano ancora alcuni criteri di identificazione (cellula del I tipo di Golgi, cellula del II tipo di Golgi, ecc.), e varie altre categorizzazioni secondo criteri differenti. Nel tempo, questo campo è andato espandendosi, e attualmente esistono delle commissioni neurobiologiche internazionali che si occupano di stabilire e aggiornare i criteri per l’assegnazione alle classi e gli elenchi stessi di tipi e sotto-tipi per ciascuna classe. Una commissione molto importante e seguita è specificamente dedicata alla classificazione degli interneuroni.

Nel lavoro pratico, tradizionalmente, si distinguono i neuroni sulla base del criterio fisio-farmacologico del recettore rilasciato (ACh, Glu, 5-HT, DA, NA, ecc.), dopo aver separato le due categorie di eccitatori e inibitori, questi ultimi segnalanti solo con GABA, prevalente nell’encefalo, e glicina, prevalente nel midollo spinale. In molti casi, l’identificazione combinata di una popolazione, per neurotrasmettitore e sede topografica (es.: i neuroni dopaminergici della VTA), risulta sufficiente; in altri casi richiede delle specifiche, come nel caso dell’indicazione con un numero del gruppo di appartenenza dei neuroni serotoninergici del rafe mediano e formazioni vicine.

La distinzione per neurotrasmettitore risulta in pratica efficace per l’acetilcolina, il glutammato e le amine biogene, nell’ambito delle cellule eccitatorie, in quanto consentono spesso un’identificazione sufficiente alla comunicazione nella ricerca; per gli interneuroni inibitori, rilascianti GABA e glicina, l’indicazione del mediatore rimane troppo generica e, in particolare per la glicina, è seguita da un’ulteriore specificazione che designa uno di due tipi prevalenti e spesso contrapposti. I neurotrasmettitori sono 52 e, particolarmente quelli peptidici in quanto spesso coesistono con un altro mediatore principale, in molti casi non costituiscono un criterio elettivo di classificazione. Un altro criterio, come abbiamo visto, è la morfologia che, per molti tipi di interneuroni, può risultare efficace, come nel caso delle cellule di Purkinje del cervelletto, delle cellule a canestro, delle cellule fusiformi, delle cellule a candelabro, ecc., mentre nel caso di cellule eccitatorie o “principali” di un nucleo o di uno strato è più spesso opportuno o necessario corredare la tipologia strutturale di altre indicazioni: neuroni piramidali di proiezione dello strato interno (piramidale) della corteccia cerebrale; neuroni piramidali di proiezione di CA1 o CA3 dell’ippocampo. Altri studi richiedono distinzioni che si basano sul tipo di connessioni sinaptiche formate dalla cellula nervosa, ma soprattutto oggi si impiegano con notevole frequenza distinzioni in classi basate sul profilo genetico, che può essere impiegato quale criterio assoluto di classificazione o come elemento accessorio per specificare un sotto-tipo di una classe già definita in base a criteri tradizionali.

Da quasi un secolo i ricercatori sanno e ritengono che per comprendere appieno la fisiologia del sistema nervoso centrale, e in particolare le basi delle più affascinanti e impenetrabili funzioni psichiche del cervello umano, ha un’importanza critica e prioritaria la definizione di tutti i tipi neuronici esistenti e di tutte le connessioni sinaptiche costanti, che formano nel loro insieme il connettoma umano.

Ma negli anni recenti l’attenzione della comunità neuroscientifica è notevolmente calata per questo ambito di studi, soprattutto a motivo del fatto che l’identificazione dei tipi morfologici si è considerata da tempo compiuta, e l’interesse si è spostato sui marker molecolari rilevanti nello sviluppo per la formazione dei circuiti e in età adulta nella specificazione dei ruoli funzionali ancora scarsamente compresi. Uno degli ambiti tradizionali di studio della morfologia dei neuroni in rapporto alla funzione è stata la ricerca sulla neuroretina, i cui tipi cellulari, dalle bipolari alle amacrine e alle gangliari, sono stabiliti per ultrastruttura da molti decenni, tanto da consentire la realizzazione di modelli artificiali standard per la didattica, virtualmente considerati perfetti. La retina è ancora considerata tra le strutture migliori per studiare l’embriogenesi del sistema nervoso centrale e i processi di formazione dei maggiori circuiti.

Ora, Brent K. Young e colleghi coordinati da Ning Tian hanno scoperto e descritto nella retina dei mammiferi un nuovo tipo di neurone della retina, che presenta alcuni elementi comuni con le cellule bipolari della retina ed altri in comune con le cellule amacrine.

Superfluo sottolineare quanto sia importante l’identificazione di questo nuovo tipo cellulare in una formazione nervosa che sembrava non avere più segreti.

(Brent K. Y., et al., An uncommon neuronal class conveys visual signals from rods and cones to retinal ganglion cells. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 118 (44) e2104884118 Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas. 2104884118, November 2, 2021).

La provenienza degli autori è la seguente: Department of Ophthalmology & Visual Sciences, University of Utah, Salt Lake City, UT (USA); Interdepartmental Neuroscience Program, University of Utah, Salt Lake City, UT (USA); Department of Bioengineering, Stanford University, Stanford, CA (USA); Department of Neurobiology, University of Utah, Salt Lake City, UT (USA); Department of Biomedical Engineering, University of Utah, Salt Lake City, UT (USA); Howard Hughes Medical Institute, Stanford University, Stanford, CA (USA); Department of Ophthalmology, Visual and Anatomical Sciences, Wayne State University School of Medicine, Detroit, MI (USA).

Le classi cellulari, ossia i mattoni con quali è stato edificato il sistema nervoso centrale, costituiscono un punto di partenza concettuale, anatomico e fisiologico per la comprensione delle basi dello sviluppo e dei processi che caratterizzano le funzioni cerebrali del grado più elevato di astrazione. La retina ha rappresentato un modello di fondamentale importanza per questi studi, e si ritiene che le classi principali di neuroni della retina siano da tempo bene definite, anche se alcuni tipi nella classe delle cellule amacrine non sono ancora completamente caratterizzati.

Brent K. Young e colleghi hanno descritto per la prima volta un tipo di interneurone retinico, che manca dei requisiti necessari all’inclusione nelle classi di cellule nervose della retina già esistenti. Queste cellule, che presentano tratti propri, sono state battezzate dai ricercatori “Campana” (Campana cells).

Le cellule Campana, sebbene agiscano a relais, trasmettendo le informazioni provenienti dai fotorecettori retinici, coni e bastoncelli, alle cellule gangliari della retina, ossia svolgendo un ruolo identico a quello delle cellule bipolari, differiscono da quest’ultima classe di elementi citologici del tessuto nervoso fotorecettivo dell’occhio per molti elementi morfologici, fisiologici e molecolari. E risultano differenti anche dalle cellule amacrine, cioè l’altro tipo di interneurone con un ruolo chiave nel complesso gioco di regolazione e sintesi all’origine dell’immagine del mondo esterno che sarà veicolata all’area 17 (V1) della corteccia dell’area calcarina del lobo occipitale, detta anche “retina corticale” per la fedeltà con la quale l’informazione lineare, cromatica, tonale e spaziale retinica vi è riprodotta.

In realtà le cellule Campana, accanto agli elementi differenti, presentano anche caratteri morfologici, fisiologici e molecolari comuni con le cellule bipolari, di cui presentano, come si è già detto, il ruolo di collegamento tra fotorecettori e cellule gangliari.

Sono interessanti gli elementi delle cellule Campana condivisi con le cellule amacrine, in particolare le Aii-ACs, per ciò che concerne 1) la morfologia del loro neurite nello strato plessiforme interno; 2) l’espressione di alcuni marker tipici delle cellule amacrine; 3) il rilascio del neurotrasmettitore inibitorio glicina.

In conclusione, gli autori dello studio hanno rivelato l’esistenza di questo neurone sui generis che potrebbe svolgere un ruolo atipico nella visione.

 

L’autore della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).

 

Giovanni Rossi

BM&L-06 novembre 2021

www.brainmindlife.org

 

 

 

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