Encoding mechanisms based on fast oscillations in the retina of the cat and their dependencies on anesthesia

Processing in the visual system starts in the retina. Its complex network of cells with different properties enables for parallel encoding and transmission of visual information to the lateral geniculate nucleus (LGN) and to the cortex. In the retina, it has been shown that responses are often accompanied by fast synchronous oscillations (30 - 90 Hz) in a stimulus-dependent manner. Studies in the frog, rabbit, cat and monkey, have shown strong oscillatory responses to large stimuli which probably encode global stimulus properties, such as size and continuity (Neuenschwander and Singer, 1996; Ishikane et al., 2005). Moreover, simultaneous recordings from different levels in the visual system have demonstrated that the oscillatory patterning of retinal ganglion cell responses are transmitted to the cortex via the LGN (Castelo-Branco et al., 1998). Overall these results suggest that feedforward synchronous oscillations contribute to visual encoding. In the present study on the LGN of the anesthetized cat, we further investigate the role of retinal oscillations in visual processing by applying complex stimuli, such as natural visual scenes, light spots of varying size and contrast, and flickering checkerboards. This is a necessary step for understanding encoding mechanisms in more naturalistic conditions, as currently most data on retinal oscillations have been limited to simple, flashed and stationary stimuli. Correlation analysis of spiking responses confirmed previous results showing that oscillatory responses in the retina (observed here from the LGN responses) largely depend on the size and stationarity of the stimulus. For natural scenes (gray-level and binary movies) oscillations appeared only for brief moments probably when receptive fields were dominated by large continuous, flat-contrast surfaces. Moreover, oscillatory responses to a circle stimulus could be broken with an annular mask indicating that synchronization arises from relatively local interactions among populations of activated cells in the retina. A surprising finding in this study was that retinal oscillations are highly dependent on halothane anesthesia levels. In the absence of halothane, oscillatory activity vanished independent of the characteristics of the stimuli. The same results were obtained for isoflurane, which has similar pharmacological properties. These new and unexpected findings question whether feedfoward oscillations in the early visual system are simply due to an imbalance between excitation and inhibition in the retinal networks generated by the halogenated anesthetics. Further studies in awake behaving animals are necessary to extend these conclusions

Aspectos anatômicos do olho e neuroquímicos da retina do mocó (Kerodon rupestris)

The visual system is an important link between the animal and the environment, com profound influences on the habits and lifestyle in various habitats. Adaptive mechanismsto the temporal niche are present in the visual system of many vertebrates, involving changins in ocular dimensios and design, retinal cell distribution and organization of neurochemical circuits related to the retinal resolution or sensitivity. The sensory system of the eye is represented by the retina, whose organization is responsible by receipty, initial analysis, and transmission of the information to the brain. The knowledge of the position of the eyes in the head and the distribution of retinal cells allow to identify adaptive aspects of each species to its visual field, which is characteristic to the ecological niche it occupies. In this research, we study eye anatomical characteristics and retina neurochemical features of the rock cavy (Kerodon rupestris), a tipical Brazilian rodent from the suborder Hystricomorpha, family Caviidae. The rock cavy has lateral eyes well constitute bony orbit and well differentiated extrinsic muscle. The study of the descriptive and morphometric anatomy of the showed mean values of axial diameter 10.7±0,5mm and equatorial diameter 11.6±0.7mm. The pupil is slit shaped and the lens has mean axial diameter 5.4±0.03 mm, corresponding to ~45% of the axial diameter of the eye. The posterior nodal distance and the retinal magnification factor were estimated at 6.74 mm e 118 μm/grau, respectively. Flat mounts were processed for Nissl stain, and the topographic distribution of ganglion cells showed a moderate visual band, just below the optic disc, with higher density in the ventral retina. Retinal vertical sections and flat mounts were processed for immunohistochemistry to visualize tyrosine hydroxilase (TH) and thus two types of TH+ cells were detected. Type 1 cells had strong TH-immunoreactivity, the body cell varied from 120.047 to 269.373 μm2 stratifying in the sublamina 1 of the IPL. Type 2 cells were weakly TH-imunoreactive, had cell body located mostly in the IPL, varying from 54.848 to 177.142 μm2, constituting ~10% of the TH+ cells. Both cell types exhibited similar topographic distribution with higher density found in a horizontal band along of the naso-temporal axis in the dorsal retina. The total population of dopaminergic cells was 2,156±469,4 cells, occupying an average area of 198,164 μm2. The presence of cones and rods was detected by immunohistochemistry in vertical sections and flat mounts. S cones density is around 10 times smaller than L cones, with different degree of spatial organization. Other retinal neuronal populations of the rock cavy were also detected in vertical sections with specific markers. Comparative analysis of the anatomical characteristics of the rock cavy eye 12 suggest that it was designed to acquire higher sensitivity to light, at expense of image sharpness, compatible with a vision at mesopic conditions. Additionally, the distribution of the 2 subtypes of dopaminergic cells in a naso-temporal band in the dorsal retina seems suitable to a gain in sensitivity, coherent with an animal with predominantly crepuscular activity pattern

Evidence of reciprocal connections between the dorsal raphe nucleus and the retina in the monkey Cebus apella

Possible connections between the retina and the raphe nuclei were investigated in the monkey Cebus apella by intraocular injection of cholera toxin B subunit (CTb). CTb-positive fibers were seen in the lateral region of the dorsal raphe nucleus (DR) on the side contralateral to the injection, and a few labeled perikarya were observed in the lateral portion of the DR on the ipsilateral side. Our findings suggest that direct and reciprocal connections between the retina and DR may exist in Cebus apella. These connections might be part of an important pathway through which the light/dark cycle influences the Activity and/or functional status of raphe neurons, with potential effects on a broad set of neural and behavioral circuits. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Diet-induced obesity impairs AKT signalling in the retina and causes retinal degeneration

Retinopathy, a common complication of diabetes, is characterized by an unbalanced production of nitric oxide (NO), a process regulated by nitric oxide synthase (NOS). We hypothesized that retinopathy might stem from changes in the insulin receptor substrate (IRS)/PI3K/AKT pathway and/or expression of NOS isoforms. Thus, we analysed the morphology and apoptosis index in retinas of obese rats in whom insulin resistance had been induced by a high-fat diet (HFD). Immunoblotting analysis revealed that the retinal tissue of HFD rats had lower levels of AKT1, eNOS and nNOS protein than those of samples taken from control animals. Furthermore, immunohistochemical analyses indicated higher levels of iNOS and 4-hydroxynonenal and a larger number of apoptotic nuclei in HFD rats. Finally, both the inner and outer retinal layers of HFD rats were thinner than those in their control counterparts. When considered alongside previous results, these patterns suggest two major ways in which HFD might impact animals: direct activity of ingested fatty acids and/or via insulin-resistance-induced changes in intracellular pathways. We discuss these possibilities in further detail and advocate the use of this animal model for further understanding relationships between retinopathy, metabolic syndrome and type 2 diabetes. © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.

Estudo das alterações estruturais e ultra-estruturais da camada de fotorreceptores da retina de ratos diabéticos aloxânicos

Pós-graduação em Bases Gerais da Cirurgia - FMB

Expressão gênica diferencial em resposta aos efeitos da proteína anti-inflamatória Anexina A1 nas células epiteliais pigmentadas da retina humana

Pós-graduação em Genética - IBILCE

Avaliação do efeito inflamatório da proteína galectina-1 nas células epiteliais pigmentadas da retina humana (ARPE-19) após ativação por endotoxina

Pós-graduação em Genética - IBILCE

Avaliação ultra-estrutural dos vasos da íris, corpo ciliar e retina em ratos diabéticos aloxânicos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Indução da diferenciação hepatocítica a partir de células-tronco mesenquimais isoladas da medula óssea e da retina humanas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação do efeito protetor da Euterpe oleracea (açaí) na resposta eletrofisiológica da retina de ratos expostos ao metilmercúrio

O metilmercúrio (MeHg) é a forma mais tóxica do mercúrio. A exposição ao MeHg gera estresse oxidativo, podendo afetar a retina, pois esta possui alta vulnerabilidade em função do seu elevado conteúdo de ácidos graxos poliinsaturados e consumo de oxigênio. Nesse contexto, a administração de antioxidantes exógenos obtidos pela dieta, como os presentes na Euterpe oleracea (açaí), poderia ser uma forma de prevenir esse desequilíbrio e suas consequências. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o possível efeito protetor da Euterpe oleracea nas alterações eletrofisiológicas causadas pelo MeHg na retina. Para tal, foi realizada gavagem com MeHgCl (5 mg/Kg) ou solução salina (NaCl 0,9%) durante 7 dias e pré-tratamento com ração enriquecida com polpa de açaí (10%) por 28 dias. Foram utilizados ratos Wistar divididos em 4 grupos: Grupo MeHg (recebeu ração padrão e MeHgCl); MeHg+Açaí (ração enriquecida com açaí e MeHgCl); Açaí (ração enriquecida com açaí e NaCl); Veículo (ração padrão e NaCl). Um dia após a última gavagem os animais foram submetidos ao eletrorretinograma de campo total (ffERG) para obtenção da resposta escotópica (de bastonetes, mista 1 e mista 2) e fotópica (de cones e de flicker em 12; 18; 24 e 30Hz). No dia seguinte ao ffERG foi aplicado o teste campo aberto para avaliar a atividade locomotora dos animais. Posteriormente, foi feita medição de peroxidação lipídica no tecido retiniano pelo método TBARS. A análise estatística foi feita pelo teste ANOVA de uma via com pós-teste de Tukey, considerando significativo p<0,05. Os resultados do campo aberto e da massa corporal não apresentaram diferença entre os grupos. O MeHg reduziu a amplitude das seguintes respostas: onda-b da resposta de bastonetes (Veículo: 114,6±23,6 μV e MeHg: 41,2±9,6 μV); onda-a (Veículo: 8,4±1,4 μV e MeHg: 3,4±0,3 μV) e onda-b (Veículo: 176,7±17,8 μV e MeHg: 69,5±12,0 μV) na resposta mista 1; onda-a (Veículo: 103,1 ±23,3 μV e MeHg: 40,2±9,6 μV) e onda-b (Veículo: 281±,38,3 μV e MeHg: 138,6±14 μV) da resposta mista 2; onda-a (Veículo: 27,2 ±3,6 μV e MeHg: 7,5±1,8 μV) e onda-b (Veículo: 139,3±16,1 μV e MeHg: 54,4±10 μV) da resposta de cones; onda-b nas frequências 12 Hz (Veículo: 67,7±10μV e MeHg: 28,6±6,9 μV), 18 Hz (Veículo: 31,3±3,4 μV e MeHg: 14,2± 2,3 μV) e 24 Hz (Veículo: 21,0±1,8μV e MeHg: 11,0± 1,1μV) e 30 Hz (Veículo: 10,9±0,6μV e MeHg: 6,0± 1,1μV). O tempo implícito das ondas não foi alterado em nem uma das respostas. O pré-tratamento com Euterpe oleracea evitou a redução de amplitude de ambas as ondas nas respostas mista 1 (onda-a: 8,3±0,6 μV; onda b: 144,1±7,1 μV) e mista 2 (onda-a: 106,4±13,6μV; onda b: 275,2±27,6 μV), assim como da onda-b da resposta de cones (104,5±5,9 μV) e fotópica de flicker em 12 Hz (67,2±9,1 μV), 18 Hz (29,5±4,8 μV) e 24 Hz (21,9±2,4 μV). A peroxidação lipídica no tecido retiniano do grupo MeHg (294,9±205,8%) foi maior que a do Veículo (100±25,1%) e o açaí protegeu contra esse dano oxidativo (MeHg+Açaí: 111,2±26,1%). Nossos resultados demonstraram alteração difusa na resposta eletrofisiológica e aumento na peroxidação lipídica da retina induzidos pelo MeHg e proteção exercida pelo açaí nesses dois parâmetros. Assim, a Euterpe oleracea poderia ser utilizada como importante alternativa para amenizar as alterações causadas pelo MeHg na retina.

Avaliação do método de fotooxidação do DiI por diodo emissor de luz (led): aspectos morfológicos de células horizontais da retina humana

A análise da morfologia celular é um aspecto crucial da neurobiologia, pois a relação entre forma e função pode definir os processos fisiológicos na saúde e na doença. Um dos principais métodos para avaliar a morfologia celular é por meio da fotooxidação de marcadores fluorescentes intracelulares, dentre os quais se tem o percloreto de 1,1’-dioctadecil-3,3,3’,3’-tetrametil-indocarbocianina (DiI), uma carbocianina lipofílica que pode marcar células vivas ou fixadas. O DiI foi escolhido para este trabalho devido, dentre outros fatores, à sua importante utilização para estudos de morfologia celular. Como modelo para avaliar a qualidade da fotooxidação do aparelho construído para essa finalidade, elegeu-se as células horizontais da retina humana com o intuito de prosseguir com estudo morfométrico posterior dessas células, tendo em vista a escassez de trabalhos com essa abordagem em retina humana. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar a qualidade do método de fotooxidação do DiI através de LED e utilizando como modelo células horizontais da retina humana. O material foi obtido do Banco de Olhos do Hospital Ophir Loyola e, em sequência dissecado, marcado com cristais de DiI e fotooxidado com o aparelho de LED. As imagens que resultaram do novo método de iluminação para fotooxidação de traçador fluorescente apresentou elevada qualidade de detalhes da morfologia neuronal, similares aos resultados obtidos em reações de fotoconversão convencional com microscópio, o que permite concluir que o aparelho mantém a eficiência da fotooxidação por revelar detalhes finos da morfologia celular, inclusive com as vantagens de processar áreas maiores de tecido e considerável redução de custo por dispensar o emprego de microscópio para o processo.

GABA and glutamate transporters: new events and function in the vertebrate retina

The neural retina is a highly complex tissue composed of excitatory and inhibitory neurons and glial cells. Glutamate, the main excitatory neurotransmitter, mediates information transfer from photoreceptors, bipolar cells, and ganglion cells, whereas interneurons, mainly amacrine and horizontal cells, use γ-aminobutyric acid (GABA), the main inhibitory neurotransmitter. In this review we place an emphasis on glutamate and GABA transporters as highly regulated molecules that play fundamental roles in neurotransmitter clearance, neurotransmitter release, and oxidative stress. We pharmacologically characterized glutamate transporters in chicken retina cells and identified two glutamate transporters: one Na+-dependent transporter and one Na+-independent transporter. The Na+-dependent uptake system presented characteristics related to the high-affinity xAG- system (EAAT1), and the Na+-independent uptake system presented characteristics related to the xCG- system, which highly contributes to glutamate transport in the retina. Glutamate shares the xCG- system with another amino acid, L-cysteine, suggesting the possible involvement of glutathione. Both transporter proteins are present mainly in Müller glial cells. GABA transporters (GATs) mediate high-affinity GABA uptake from the extracellular space and terminate the synaptic action of GABA in the central nervous system. GABA transporters can be modulated by molecules that act on specific sites to promote transporter phosphorylation and dephosphorylation. In addition to a role in the clearance of GABA, GATs may also release GABA through a reverse transport mechanism. In the chicken retina, a GAT-1 blocker, but not GAT2/3 blocker, was shown to inhibit GABA uptake, suggesting that GABA release from retina cells is mainly mediated by a GAT-1-like transporter.

Análise morfológica e topográfica das células ganglionares da retina do caititu (Tayassu tajacu)

Na Amazônia habitam diversas espécies de animais silvestres, tornando-a um importante local de investigação sobre fisiologia comparada. Dentre estas espécies, destacamos o caititu Tayassu tajacu, animal distribuído na América Central e Latina. Existem várias publicações acerca da morfologia de órgãos sexuais, carne e sangue do caititu. Porém, no que diz respeito ao estudo sobre a morfofisiologia visual do caititu, as publicações ainda são escassas. Diante dessa realidade, o presente estudo investigou a morfologia e topografia das células ganglionares da retina do Tayassu tajacu. Foram utilizadas seis retinas, provenientes de oito animais de ambos os sexos da espécie Tayassu tacaju. Os caititus, criados e mantidos em cativeiro na Empresa Brasileira de Pesquisa Brasileira - Embrapa/Pará, foram abatidos de acordo com as normas de manejo animal para posterior retirada e fixação dos olhos. As retinas foram dissecadas e coradas utilizando a técnica de Nissl para visualização de células ganglionares, amácrinas deslocadas, hemácias, micróglia e células componentes da vascularização. A contagem de células ganglionares foi realizada ao longo do eixo horizontal e vertical, sendo o número de células ganglionares por campo convertido em valores de densidade. Diferentes regiões da retina foram analisadas quanto à densidade celular, obtendo-se como valor médio de densidade 351,822 ± 31,434 CG/mm². Verificaram-se diferenças de densidade entre as regiões estudadas: a região dorsal teve densidade média e desvio padrão de 894 ± 44 CG/mm²; a região ventral 894 ± 1 CG/mm²; a região nasal 1.403 ± 43; e a região temporal com 1596 ± 251. O pico de densidade a média, localizado a aproximadamente 3,13 mm de distância no sentido dorsal e 6,77 mm no sentido temporal do nervo óptico, foi de 6.767 CG/mm². Verificaram-se duas regiões especializadas, a faixa visual e a area temporalis. A faixa visual, localizada no sentido horizontal da região nasal para temporal, apresentou alta densidade celular, possivelmente proporcionando melhor visão panorâmica do ambiente e detecção de objetos em movimento no horizonte. Já a area temporalis, localizada dentro da faixa visual, proporciona maior acuidade visual e resolução espacial, do meio em que vivem Os resultados deste trabalho permitem iniciar comparações morfofisiológicas da retina dos caititus com a de outras espécies animais.

Prevalência de hipertensão arterial em pacientes com oclusão do ramo da veia central da retina

OBJETIVOS: Identificar em pacientes com oclusão do ramo da veia central da retina utilizando a monitorização ambulatorial da pressão arterial e medidas clínicas da pressão arterial: prevalência de hipertensão e o perfil noturno da pressão arterial. MÉTODOS: Prospectivamente, 93 olhos de 83 pacientes com oclusão do ramo da veia central da retina foram submetidos à avaliação oftalmológica. Após, os pacientes foram encaminhados para avaliação clínica e monitorização da pressão arterial. Pacientes sem descenso da pressão durante o sono ("non-dipper") foram definidos como um declínio na pressão arterial sistólica < 10%, e pacientes com descenso presente ("dipper") quando este valor fosse superior. RESULTADOS: A doença acometeu um olho em 73 (88%) pacientes. O ramo temporal superior foi o local da oclusão em 61 (65,6%) olhos, no restante o ramo temporal inferior foi afetado. Setenta e seis (92%) pacientes formam diagnosticados como hipertensos após a avaliação clínica. A monitorização ambulatorial da pressão arterial identificou 76 hipertensos, 5 normotensos, 1 hipertenso do avental branco e 1 hipertenso mascarado. Estes 2 últimos foram excluídos da análise. Dos 81 pacientes, analisados. Quarenta (49%) eram "dippers" e 41 (51%) "non-dippers". Entre os hipertensos (n=76), 36 (47,4%) eram "dippers" e 40 (52,6%) "non-dippers". CONCLUSÃO: Prevalência de hipertensão arterial em nosso estudo foi extremamente elevada (92,8%), que sugere que a fisiopatologia da doença tem íntima relação com as alterações promovidas pela hipertensão. Pouco mais da metade dos hipertensos eram "non-dipper" (n=40; 52,6%). Estas evidências sugerem que um nível sustentado de pressão arterial possa ser um fator de risco adicional para a oclusão do ramo da veia central da retina.