Dissecting the retinal circuit : understanding the role of Rod Bipolar cells with optical manipulation - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2018

Dissecting the retinal circuit : understanding the role of Rod Bipolar cells with optical manipulation

Décomposition des circuits de la rétine : comprendre le rôle des cellules bipolaires à bâtonnets avec une manipulation optique

Résumé

In the retina, photoreceptors transduce light into electrical currents that are transmitted to bipolar cells before reaching ganglion cells, which send their spike trains to the brain. Each ganglion cell is sensitive to the stimulation of specific location of the visual field, its receptive field. Different types of ganglion cells (RGC) encode different features of the visual scene. In this work we aim at understanding the role of a specific type of bipolar cells: rod bipolar cells (RBC). We study their role in the computation of complex features by RGCs. We focus on two populations of RGCs: OFF Direction Selective RGCs, encoding visual motion, and OFF alpha RGCs, which have an OFF center ON surround organization of the receptive field. I present a new method to dissect the retinal circuit, which combines a highly precise optical activation of RBCs with an efficient recording of the RGCs. In order to manipulate RBCs, I express an optogenetic actuator specifically in these cells. I was able to selectively stimulate a specific type of bipolar cells while recording the impact of this stimulation on ganglion cells. I found that OFF direction selective RGCs receive an asymmetric input from RBCs, biased towards the preferred side, and that RBCs activate distant responses in OFF alpha RGCs, probably because they are involved in the ON surround computation. These results suggest that rod bipolar cells are a key element of two canonical computations performed in the retina. More generally, it shows that a precise dissection neural circuits is crucial to understand their function.
Dans la rétine, les photorécepteurs convertissent la lumière en courants électriques qui sont transmis aux cellules bipolaires avant d'atteindre les cellules ganglionnaires (RGC), qui envoient leurs potentiels d’action au cerveau. Chaque RGC est sensible à la stimulation d’un emplacement spécifique du champ visuel, son champ récepteur. Différents types de RGCs codent différentes caractéristiques de la scène visuelle. Dans ce travail, nous cherchons à comprendre le rôle d’un type spécifique de cellules bipolaires: les cellules bipolaires à bâtonnets (RBC). Nous étudions leur rôle dans les calculs effectués par les RGCs. Nous nous concentrons sur deux populations de RGCs: les cellules sélectives à la direction, qui codent le mouvement visuel, et les RGC s OFF alpha, qui ont un champ récepteur antagoniste en centre-pourtour. Je présente une nouvelle méthode pour disséquer le circuit rétinien, qui combine une activation optique très précise des RBCs avec un enregistrement efficace des RGCs. Afin de manipuler les RBCs, j'exprime une protéine optogénétique sélectivement dans ces cellules. J'ai pu stimuler sélectivement les RBCs tout en enregistrant l'impact de cette stimulation sur les RGCs. J'ai trouvé que les RGC sélectives à la direction recevaient une entrée asymétrique des RBCs, et que les RBCs activent les réponses lointaines dans les RGCs OFF alpha, probablement parce qu’elles sont impliquées dans la formation du pourtour du champ récepteur. Ces résultats suggèrent que les RBCs sont un élément clé de deux calculs canoniques de la rétine. Plus généralement, il montre qu’une dissection précise des circuits neuronaux est cruciale pour comprendre leur fonction.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03125322 , version 1 (29-01-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03125322 , version 1

Citer

Giulia Lia Beatrice Spampinato. Dissecting the retinal circuit : understanding the role of Rod Bipolar cells with optical manipulation. Sensory Organs. Sorbonne Université, 2018. English. ⟨NNT : 2018SORUS543⟩. ⟨tel-03125322⟩
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