Célula ganglionar de la retina - Retinal ganglion cell
| Célula ganglionar de la retina | |
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 Diagrama que muestra la sección transversal de las capas retinianas. El área denominada "Capa ganglionar" contiene células ganglionares de la retina.
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| Identificadores | |
| Malla | D012165 |
| Identificación de NeuroLex | nifext_17 |
| Términos anatómicos de la neuroanatomía | |
Una célula ganglionar de la retina ( RGC ) es un tipo de neurona ubicada cerca de la superficie interna (la capa de células ganglionares ) de la retina del ojo . Recibe información visual de los fotorreceptores a través de dos tipos de neuronas intermedias: células bipolares y células amacrinas de la retina . Las células amacrinas de la retina, particularmente las células de campo estrecho, son importantes para crear subunidades funcionales dentro de la capa de células ganglionares y hacer que las células ganglionares puedan observar un pequeño punto que se mueve una pequeña distancia. Las células ganglionares de la retina transmiten colectivamente información visual formadora de imágenes y no formadora de imágenes desde la retina en forma de potencial de acción a varias regiones del tálamo , el hipotálamo y el mesencéfalo o mesencéfalo .
Las células ganglionares de la retina varían significativamente en términos de tamaño, conexiones y respuestas a la estimulación visual, pero todas comparten la propiedad definitoria de tener un axón largo que se extiende hacia el cerebro. Estos axones forman el nervio óptico , el quiasma óptico y el tracto óptico .
Un pequeño porcentaje de las células ganglionares de la retina contribuyen poco o nada a la visión, pero son fotosensibles en sí mismas; sus axones forman el tracto retinohipotalámico y contribuyen a los ritmos circadianos y al reflejo de la luz pupilar , el cambio de tamaño de la pupila.
Función
Hay alrededor de 0,7 a 1,5 millones de células ganglionares de la retina en la retina humana. Con aproximadamente 4,6 millones de conos y 92 millones de bastones , o 96,6 millones de fotorreceptores por retina, en promedio cada célula ganglionar de la retina recibe entradas de unos 100 bastones y conos. Sin embargo, estos números varían mucho entre individuos y en función de la ubicación retiniana. En la fóvea (centro de la retina), una sola célula ganglionar se comunicará con tan solo cinco fotorreceptores. En la periferia extrema (borde de la retina), una sola célula ganglionar recibirá información de muchos miles de fotorreceptores.
Las células ganglionares de la retina disparan espontáneamente potenciales de acción a una velocidad básica mientras están en reposo. La excitación de las células ganglionares de la retina da como resultado un aumento de la velocidad de disparo, mientras que la inhibición da como resultado una disminución de la velocidad de disparo.
Tipos
Existe una amplia variabilidad en los tipos de células ganglionares entre especies. En los primates, incluidos los humanos, generalmente hay tres clases de RGC:
- Ganglio W: pequeño, 40% del total, campos amplios en la retina, excitación de los bastones. Detección de movimiento de dirección en cualquier lugar del campo.
- Ganglio X: diámetro medio, 55% del total, campo pequeño, visión de colores. Respuesta sostenida.
- Ganglio Y: campo dendrítico más grande, 5%, muy amplio, responde al movimiento ocular rápido o al cambio rápido en la intensidad de la luz. Respuesta transitoria.
Según sus proyecciones y funciones, existen al menos cinco clases principales de células ganglionares de la retina:
- Célula enana (vía parvocelular o P; células P )
- Célula parasol (vía magnocelular o M; células M )
- Célula bistratificada (koniocelular o vía K)
- Células ganglionares fotosensibles
- Otras células ganglionares que se proyectan hacia el colículo superior para los movimientos oculares (movimientos sacádicos )
Tipo P
Las células ganglionares retinianas de tipo P se proyectan hacia las capas parvocelulares del núcleo geniculado lateral . Estas células se conocen como células ganglionares retinianas enanas, en función del pequeño tamaño de sus árboles dendríticos y cuerpos celulares. Aproximadamente el 80% de todas las células ganglionares de la retina son células pequeñas en la vía parvocelular . Reciben insumos de relativamente pocos bastones y conos. Tienen una velocidad de conducción lenta y responden a los cambios de color, pero solo responden débilmente a los cambios de contraste, a menos que el cambio sea grande. Tienen campos receptivos envolventes centrales simples , donde el centro puede estar ENCENDIDO o APAGADO mientras que el envolvente es el opuesto.
Tipo M
Las células ganglionares retinianas de tipo M se proyectan a las capas magnocelulares del núcleo geniculado lateral. Estas células se conocen como células ganglionares de la retina parasol , debido al gran tamaño de sus árboles dendríticos y cuerpos celulares. Aproximadamente el 10% de todas las células ganglionares de la retina son células parasol, y estas células forman parte de la vía magnocelular. Reciben entradas de relativamente muchos bastones y conos. Tienen una velocidad de conducción rápida y pueden responder a estímulos de bajo contraste, pero no son muy sensibles a los cambios de color. Tienen campos receptivos mucho más grandes que, sin embargo, también rodean el centro.
Tipo K
Las células ganglionares retinianas de tipo BiK se proyectan hacia las capas koniocelulares del núcleo geniculado lateral. Las células ganglionares retinianas de tipo K se han identificado sólo hace relativamente poco tiempo. Koniocellular significa "células tan pequeñas como el polvo"; su pequeño tamaño los hacía difíciles de encontrar. Aproximadamente el 10% de todas las células ganglionares de la retina son células bistratificadas y estas células pasan por la vía koniocelular. Reciben insumos de cantidades intermedias de bastones y conos. Pueden estar involucrados en la visión del color. Tienen campos receptivos muy grandes que solo tienen centros (sin alrededores) y siempre están ENCENDIDOS para el cono azul y APAGADOS tanto para el cono rojo como para el verde.
Célula ganglionar fotosensible
Las células ganglionares fotosensibles , incluidas, entre otras, las células ganglionares gigantes de la retina, contienen su propio fotopigmento , melanopsina , que las hace responder directamente a la luz incluso en ausencia de conos y bastones. Se proyectan, entre otras áreas, al núcleo supraquiasmático (SCN) a través del tracto retinohipotalámico para establecer y mantener los ritmos circadianos . Otras células ganglionares de la retina que se proyectan hacia el núcleo geniculado lateral (LGN) incluyen células que hacen conexiones con el núcleo de Edinger-Westphal (EW), para el control del reflejo pupilar a la luz , y células ganglionares retinianas gigantes .
Fisiología
La mayoría de las células ganglionares maduras pueden disparar potenciales de acción a alta frecuencia debido a su expresión de canales de potasio K v 3 .
Patología
La degeneración de los axones de las células ganglionares de la retina (el nervio óptico ) es una característica del glaucoma .
Biología del desarrollo
Crecimiento de la retina: el comienzo
Las células ganglionares de la retina (RGC) nacen entre el día embrionario 11 y el día cero postnatal en el ratón y entre la semana 5 y la semana 18 en el útero en el desarrollo humano. En los mamíferos, las RGC se añaden típicamente al principio en el aspecto central dorsal de la copa óptica o primordio del ojo. Luego, el crecimiento de RC barre ventral y periféricamente desde allí en un patrón ondulado. Este proceso depende de una serie de factores, que van desde factores de señalización como FGF3 y FGF8 hasta la inhibición adecuada de la vía de señalización Notch. Lo más importante es que el dominio bHLH (hélice-bucle-hélice básica) que contiene el factor de transcripción Atoh7 y sus efectores descendentes, como Brn3b e Isl-1, funcionan para promover la supervivencia y diferenciación de RGC . La "onda de diferenciación" que impulsa el desarrollo de RGC a través de la retina también está regulada, en particular, por los factores bHLH Neurog2 y Ascl1 y la señalización FGF / Shh, que se derivan de la periferia.
Crecimiento dentro de la capa de células ganglionares de la retina (fibra óptica)
Las RGC progenitoras tempranas típicamente extenderán los procesos que conectan las membranas limitantes internas y externas de la retina con la capa externa adyacente al epitelio pigmentario de la retina y la interna adyacente al futuro humor vítreo. El soma celular tirará hacia el epitelio pigmentario, experimentará una división y diferenciación celular terminal y luego migrará hacia atrás hacia la membrana limitante interna en un proceso llamado translocación somal . La cinética de la translocación somal RGC y los mecanismos subyacentes se comprenden mejor en el pez cebra . El RGC luego extenderá un axón en la capa de células ganglionares de la retina, que se dirige por contacto con laminina . La retracción del proceso apical del RGC probablemente esté mediada por la señalización Slit-Robo .
Los RGC crecerán a lo largo de los pies del extremo glial colocados en la superficie interna (lado más cercano al futuro humor vítreo). La molécula de adhesión de células neurales (N-CAM) mediará esta unión a través de interacciones homofílicas entre moléculas de isoformas similares (A o B). La señalización de hendidura también juega un papel importante, ya que evita que las RGC crezcan en capas más allá de la capa de fibra óptica.
Los axones de los RGC crecerán y se extenderán hacia el disco óptico , por donde salen del ojo. Una vez diferenciados, están delimitados por una región periférica inhibidora y una región atractiva central, promoviendo así la extensión del axón hacia el disco óptico. Los CSPG existen a lo largo del neuroepitelio retiniano (superficie sobre la cual se encuentran las RGC) en un gradiente periférico alto-central bajo. La hendidura también se expresa en un patrón similar, secretado por las células del cristalino. Las moléculas de adhesión, como N-CAM y L1, promoverán el crecimiento de forma centralizada y también ayudarán a fascicular (agrupar) adecuadamente los axones RGC. Shh se expresa en un gradiente central alto y periférico bajo, que promueve la extensión de los axones RGC de proyección central a través de Patched-1, el principal receptor de la señalización mediada por Shh.
Crecimiento hacia y a través del nervio óptico
Las RGC salen de la capa de células ganglionares de la retina a través del disco óptico, que requiere un giro de 45 °. Esto requiere interacciones complejas con las células gliales del disco óptico que expresarán gradientes locales de Netrin-1, un morfógeno que interactuará con el receptor Deleted in Colorrectal Cancer (DCC) en los conos de crecimiento del axón RGC. Este morfógeno inicialmente atrae axones RGC, pero luego, a través de un cambio interno en el cono de crecimiento del RGC, la netrina-1 se vuelve repulsiva, empujando el axón lejos del disco óptico. Esto está mediado por un mecanismo dependiente de cAMP. Además, la señalización de CSPG y Eph-ephrin también puede estar involucrada.
Las RGC crecerán a lo largo de los pies terminales de las células gliales en el nervio óptico. Estas glías secretarán semaforina 5a repulsiva y Slit de forma envolvente, cubriendo el nervio óptico, lo que asegura que permanezcan en el nervio óptico. Vax1, un factor de transcripción, es expresado por el diencéfalo ventral y las células gliales en la región donde se forma el quiasma, y también puede secretarse para controlar la formación del quiasma.
Crecimiento en el quiasma óptico
Cuando los RGC se acercan al quiasma óptico, el punto en el que se unen los dos nervios ópticos, en el diencéfalo ventral alrededor de los días embrionarios 10-11 en el ratón, deben tomar la decisión de cruzar al tracto óptico contralateral o permanecer en el óptico ipsolateral. tracto. En el ratón, aproximadamente el 5% de las RGC, en su mayoría las que provienen de la región ventral-temporal creciente (VTc) de la retina, permanecerán ipsilaterales, mientras que el 95% restante de las RGC se cruzarán. Esto se controla en gran medida por el grado de superposición binocular entre los dos campos de visión de ambos ojos. Los ratones no tienen una superposición significativa, mientras que los humanos, que la tienen, tendrán aproximadamente el 50% de las RGC cruzadas y el 50% permanecerá ipsilateral.
Construyendo el repulsivo contorno del quiasmo
Una vez que las RGC alcanzan el quiasma, las células gliales que las sostienen cambiarán de una morfología intrafascicular a una radial. Un grupo de células diencefálicas que expresan el antígeno embrionario específico de la etapa del antígeno de la superficie celular (SSEA) -1 y CD44 formarán una forma de V invertida. Establecerán la cara posterior del borde del quiasma óptico. Además, la señalización de hendidura es importante aquí: los proteoglicanos de sulfato de heparina, proteínas en la ECM, anclarán el morfógeno de hendidura en puntos específicos en el borde del quiasma posterior. Las RGC comenzarán a expresar Robo, el receptor de Slit, en este punto, facilitando así la repulsión.
RGC de proyección contralateral
Los axones RGC que viajan al tracto óptico contralateral deben cruzarse. Shh, expresado a lo largo de la línea media en el diencéfalo ventral, proporciona una señal repulsiva para evitar que las RGC crucen ectópicamente la línea media. Sin embargo, se genera un agujero en este gradiente, lo que permite que los RGC se crucen.
Las moléculas que median la atracción incluyen NrCAM, que se expresa mediante el crecimiento de las RGC y la glía de la línea media y actúa junto con Sema6D, mediada a través del receptor de plexina-A1. El VEGF-A se libera desde la línea media y ordena a las RGC que tomen una ruta contralateral, mediada por el receptor de neuropilina-1 (NRP1). El cAMP parece ser muy importante en la regulación de la producción de proteína NRP1, regulando así la respuesta de los conos de crecimiento al gradiente de VEGF-A en el quiasma.
RGC de proyección ipsolateral
El único componente en ratones que se proyecta ipsilateralmente son las RGC de la media luna ventral-temporal en la retina, y solo porque expresan el factor de transcripción Zic2. Zic2 promoverá la expresión del receptor de tirosina quinasa EphB1, que, a través de la señalización directa (ver revisión de Xu et al.) Se unirá al ligando efrina B2 expresado por la glía de la línea media y será repelido para alejarse del quiasma. Algunas RGC de VTc se proyectarán contralateralmente porque expresan el factor de transcripción Islet-2, que es un regulador negativo de la producción de Zic2.
Shh también juega un papel clave en mantener los axones RGC ipsilaterales. Shh es expresado por las CGR que se proyectan contralateralmente y las células gliales de la línea media. Boc, o hermano de CDO (relacionado con CAM / regulado negativamente por oncogenes), un correceptor de Shh que influye en la señalización de Shh a través de Ptch1, parece mediar en esta repulsión, ya que solo se encuentra en los conos de crecimiento que provienen de las RGC que se proyectan ipsilateralmente.
Otros factores que influyen en el crecimiento de RGC ipsilateral incluyen la familia Teneurin, que son proteínas de adhesión transmembrana que utilizan interacciones homofílicas para controlar la guía, y Nogo, que se expresa por la glía radial de la línea media. El receptor Nogo solo se expresa mediante VTc RGC.
Finalmente, otros factores de transcripción parecen jugar un papel importante en la alteración. Por ejemplo, Foxg1, también llamado Brain-Factor 1, y Foxd1, también llamado Brain Factor 2, son factores de transcripción de hélice alada que se expresan en las copas ópticas nasal y temporal y las vesículas ópticas comienzan a evacuarse del tubo neural. Estos factores también se expresan en el diencéfalo ventral, con Foxd1 expresado cerca del quiasma, mientras que Foxg1 se expresa más rostralmente. Parecen desempeñar un papel en la definición de la proyección ipsilateral al alterar la expresión de la producción de los receptores Zic2 y EphB1.
Crecimiento en el tracto óptico
Una vez fuera del quiasma óptico, las RGC se extenderán dorsocaudamente a lo largo de la superficie diencefálica ventral formando el tracto óptico, que las guiará al colículo superior y al núcleo geniculado lateral en los mamíferos, o al tectum en los vertebrados inferiores. Sema3d parece promover el crecimiento, al menos en el tracto óptico proximal, y los arreglos citoesqueléticos a nivel del cono de crecimiento parecen ser significativos.
Mielinización
En la mayoría de los mamíferos, los axones de las células ganglionares de la retina no están mielinizados en el lugar donde atraviesan la retina. Sin embargo, las partes de los axones que están más allá de la retina están mielinizadas. Este patrón de mielinización se explica funcionalmente por la opacidad relativamente alta de la mielina: los axones mielinizados que pasan sobre la retina absorberían parte de la luz antes de que alcance la capa de fotorreceptores, lo que reduce la calidad de la visión. Hay enfermedades de los ojos humanos en las que, de hecho, ocurre esto. En algunos vertebrados, como el pollo, los axones de las células ganglionares están mielinizados dentro de la retina.