Mapeo de las especializaciones retinianas en el núcleo istmo parvocelular de la paloma Columba livia

Abstract

Previous studies have proposed that in vertebrates the tecto-isthmic network, which is constituted by a group of nuclei of the isthmus region of the brain reciprocally connected with the optic tectum (TeO), participates in generating a focus of attention directed to a discrete region of the visual field. In birds it has been shown that the nucleus isthmi pars parvocelularis (Ipc) facilitates processing of the visual stimuli through a topographically organised, feedback projection to the TeO. We proposed to study the reciprocal projections between the Ipc and the ТеO, particularly at the representation of the high-resolution areas of the retina with the aim of quantifying the magnification of these areas in Ipc. To achieve this objective, we made injections of the retrograde tracer biotinilated dextran amine coupled to rhodamine in the TeO of pigeons (n=21) finding the position of traced neurons in the Ipc and the retina. In addition, we performed electrophysiological recordings of visually evoked potentials in Ipc (n=22) and determined both the position and size of their receptive fields. Finally, using these data we calculated the magnification factor for each of the retinal regions in Ipc comparing the distance between two points in Ipc with the distance between their respective loci, in both the retina and the visual field. Our results show that in the Ipc the retinal specialisations have a significantly higher magnification factor when compared to the periphery of the visual field, indicating that these regions have an enlarged representation in this nucleus. These results suggest that the circuit Ipc-TeO may enhance visual processing of stimuli throughout the visual field, especially within regions perceived at high spatial resolution, which may be particularly relevant during behaviours such as foraging and detection of predators.

Estudios previos han postulado la participación de la red istmo-tectal en la generación de focos de atención visual espacial en diversas clases de vertebrados. Esta red neuronal está constituida por un grupo de núcleos de la región del istmo conectados recíprocamente con el tectum óptico (TeO), la principal estructura visual mesencefálica. En aves, la función atencional de este circuito estaría mediada por el núcleo istmo parvocelular (Ipc), el cual actuaría dinámicamente sobre las sinapsis retino-tectales facilitando el procesamiento visual en zonas acotadas del campo visual. En este trabajo nos propusimos estudiar las proyecciones recíprocas entre Ipc y TeO, atendiendo especialmente a aquellas zonas que representan las regiones de la retina con mayor resolución visual, como son la fóvea y el área roja. Con este objetivo realizamos inyecciones del trazador retrógrado dextrán amina biotinilado acoplado a rodamina en TeO (n=21) y localizamos las poblaciones de neuronas marcadas en Ipc y la retina. Además realizamos registros electrofisiológicos de los potenciales evocados por estimulación visual en Ipc (n=22), determinando la posición y tamaño de los campos receptivos. Finalmente utilizando estos datos calculamos un factor de magnificación para cada una de las regiones de la retina en Ipc, comparando la distancia entre dos puntos en Ipc con sus respectivos loci en la retina y en el campo visual. Nuestros resultados muestran que las especializaciones retinales tienen un factor de magnificación mayor que áreas más periféricas de la retina, indicando que éstas tienen una mayor representación en este núcleo. Estos resultados sugieren que el circuito Ipc-TeO permite la selección de estímulos visuales en todo el campo visual, en especial en las regiones del campo visual percibidas con una mayor resolución, lo que sería relevante, por ejemplo, en conductas de forrajeo o en la detección de depredadores.