Descripción de los elementos columnares que componen el tercer neuropilo óptico, la lóbula, del cangrejo Neohelice granulata

• Autores: Lepore, María Grazia
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Sztarker, Julieta; Tomsic, Daniel
• Materia: ARTROPODO; CRUSTACEO; NEOHELICE GRANULATA; VISION; IMPREGNACION DE GOLGI; IMPREGNACION DE GOLGI; NEURONAS COLUMNARES DE LA LOBULA; ARTHROPOD; CRUSTACEAN; NEOHELICE GRANULATA; VISION; GOLGI IMPREGNATION; LOBULA COLUMNAR NEURONS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El mundo visual contiene una combinación extraordinariamente compleja de formas, colores, contrastes, movimientos y patrones. Muchos animales dependen en gran medida de lo que pueden ver para interactuar con el mundo que los rodea. Para hacer esto, necesitan que sus sistemas visuales detecten características visuales etológicamente relevantes en entornos naturales diversos y dinámicos. Una parte importante del sistema nervioso se dedica al análisis punto por punto de la información visual. Un paso importante para comprender la extracción de la información visual en una red neuronal es investigar las unidades columnares individuales dentro del circuito ya que cada neurona columnar ocupa un lugar específico y tiene una función fisiológica específica. El trabajo pionero de Ramón y Cajal que utilizó la técnica de Golgi para estudiar la neuroanatomía del cerebro de los insectos, proporcionó los primeros conocimientos sobre los circuitos neuronales y los tipos de neuronas presentes en este cerebro perfectamente organizado. Muchos años después, Fischbach y Dittrich utilizaron la técnica del Golgi en Drosophila proveyendo un catálogo extenso de los múltiples tipos de células que pueblan el lóbulo óptico. Inspirados en este trabajo, hace unos años se comenzó a describir los neuropilos ópticos del cangrejo Neohelice granulata utilizando la técnica de impregnación estocástica de Golgi. Los dos primeros, la lámina y la médula fueron ya estudiados con esta técnica. Sin embargo, el más complejo de los neuropilos, la lóbula, continuaba inexplorado. En este trabajo de tesis presentamos el primer estudio anatómico de los elementos columnares individuales que componen el tercer neuropilo óptico. Logramos reconstruir 140 elementos distintos. Dentro de éstos identificamos 97 elementos que traen información y terminan en la lóbula (inputs, I1-I97), 29 elementos columnares de salida centrípeta de la lóbula (LoC1–29), cuatro elementos centrífugos (C1-4) y 10 elementos columnares complejos de entrada (IC1-10). Cada clase de elemento descripto, es morfológicamente distinto en la distribución de sus arborizaciones, su tamaño y su forma. Basado en los patrones de arborización vistos en los elementos reconstruidos, y considerando también las descripciones previas de capas tangenciales, dividimos la lóbula en 13 capas de integración. Nuestros resultados revelan un neuropilo complejo y denso que presenta muchas capas sinápticas y un número importante de neuronas columnares lobulares distintas. La capa 3 presenta el mayor conjunto de arborizaciones e incluye elementos con alta frecuencia de impregnación que presentan cuatro variaciones en la orientación de sus arborizaciones que podrían coincidir con las cuatro direcciones cardinales de sensibilidad de movimiento. Para complementar este estudio, también realizamos una caracterización fisiológica y morfológica de elementos de la lóbula realizando registros intracelulares en el animal intacto y no anestesiado. Caracterizamos 3 tipos de neuronas con respuesta fásica depolarizante frente a un pulso de luz presentando 3 morfologías distintas y variaciones en sus respuestas ante la serie de estímulos presentados. El presente constituye el primer trabajo en el que se describe de manera exhaustiva la morfología de los elementos columnares que componen la lóbula de un crustáceo. Junto con las descripciones de los elementos que componen la lámina y la médula ya publicada, este trabajo provee una matriz de elementos que ayudarán a identificar y comprender mejor la información derivada de otras técnicas como tinciones intracelulares, técnicas de tinción masiva e inmunohistoquímica.
The visual world contains an extraordinarily complex combination of shapes, colors, contrasts, movements and patterns. Many animals are highly dependent on what they can see to interact with the world around them. To do this, they need their visual systems to detect information about the presence of ethologically relevant visual features in diverse and dynamic natural environments. An important part of the nervous system is dedicated to the point-by-point analysis of the visual information. An important step to understand the extraction of visual information in a neural network is to investigate the individual columnar units within the circuit, since each columnar neuron occupies a specific place and has a specific physiological function. The pioneering work of Ramón y Cajal, who used the Golgi technique to study the neuroanatomy of the insect brain, provided the first insights into neural circuits and the types of neurons present in this perfectly organized brain. Many years later, Fischbach and Dittrich used the Golgi technique in Drosophila, providing an extensive catalogue of the multiple types of cells that populate the optic lobe. Inspired by this work, a few years ago the optic neuropiles of the crab Neohelice granulata began to be described using the Golgi stochastic impregnation technique. The first two, the lamina and the medulla, have already been studied with this technique. However, the most complex of the neuropils, the lobula, remained unexplored. In this thesis work we present the first anatomical study of the individual columnar elements that compose the third optic neuropil. We were able to characterize 140 different elements. Within these we identified 97 elements that bring information and end in the lobula (input, I1-I97), 29 centripetal output columnar elements from the lobula (LoC1-29), 4 centrifugal elements (C1-4) and 10 complex input columnar elements (IC1-10). Each class of described element is morphologically different in the distribution of its arborizations, its size and shape. We divided the lobula into 13 layers to separate the arborization patterns seen in the reconstructed elements considering also the available descriptions of tangential layers in the lobula. Our results reveal a complex and dense neuropil presenting many synaptic layers and a significant number of lobular columnar neurons. Layer 3 presents the largest set of arborizations and includes elements with a high frequency of impregnation that presents four variations in the orientation of their arborizations that could coincide with the four cardinal directions of movement sensitivity. To complement this study, we also carried out a physiological and morphological characterization of elements of the lobula by performing intracellular recordings in the intact and non-anesthetized animal. We characterized 3 types of neurons with a depolarizing phasic response to a pulse of light, presenting 3 different morphologies and variations in their responses to the series of stimuli presented. This is the first work that thoroughly describes the columnar elements that compose the lobula of a crustacean. Together with the already published descriptions of the elements that make up the lamina and medulla, this work will provide a matrix of elements to help identify and understand the information derived from other techniques such as intracellular staining, massive staining techniques and immunohistochemistry.
Fil: Lepore, María Grazia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.