Retinal Ganglion Cells responses to color natural scenes: a method for visual stimulation during Multi Electrode Array recordings

Color vision plays a vital role in the survival of animals, enabling them to distinguish important visual elements in their environment, such as those related to foraging and predator detection. In mice, as in other mammals, color vision originates in the retina, where signals from different types of photoreceptors are processed by neural circuits that are still not well understood. Behavioral studies have demonstrated that mice can discriminate between different colors, at least in the upper visual field. In the ventral retina, which corresponds to this part of the visual field, there are specific neural circuits capable of extracting color information. In this study, a new method is developed to systematically probe these circuits, offering numerous advantages over currently available methods. To validate this method, several experiments recording retinal activity with multi-electrode arrays on ex-vivo retina were conducted. Additionally, a dataset of natural scenes, recently released and specific to mice, was used with the aim of observing retinal responses to ecological stimulation. The responses elicited in the output neurons of the retina—the retinal ganglion cells—reveal important interdependencies in the color-activated pathways. The clips of colored scenes used as natural stimuli proved to be suitable tools for exploring response consistency and color coding. This project lays the groundwork for a deeper exploration of the involved neural circuits and validates the developed method as a valuable contribution to the state of the art.

La visione a colori svolge un ruolo vitale per la sopravvivenza degli animali, permettendo loro di distinguere importanti elementi visivi nell’ambiente, come quelli legati alla ricerca di cibo e all’avvistamento dei predatori. Nei topi, come anche nel resto dei mammiferi, la visione a colori ha origine nella retina, dove i segnali provenienti da diversi tipi di fotorecettori vengono elaborati da circuiti neurali ancora poco conosciuti. Studi comportamentali hanno dimostrato che i topi possono discriminare tra differenti colori, almeno nel campo visivo superiore. Nella retina ventrale, che corrisponde a questa parte del campo visivo, si trovano specifici circuiti neurali in grado di estrarre informazioni sui colori. In questo studio, viene sviluppato un nuovo metodo per sondare tali circuiti in maniera sistematica, offrendo numerosi vantaggi rispetto ai metodi attualmente disponibili. Per validare questo metodo, sono stati condotti diversi esperimenti di registrazione dell’attività retinica con array multi-elettrodi su retina ex-vivo. Inoltre, è stato impiegato un dataset di scene naturali, recentemente divulgato e specifico per i topi, con l’obiettivo di osservare le risposte retiniche alla stimolazione ecologica. Le risposte evocate nei neuroni di output della retina - le cellule gangliari retiniche - rivelano importanti interdipendenze nei percorsi attivati dal colore. Le clip di scene colorate utilizzate come stimoli naturali si sono dimostrate strumenti adeguati per esplorare la coerenza delle risposte e la codifica del colore. Questo progetto pone le basi per un’esplorazione più approfondita dei circuiti neurali coinvolti e convalida il metodo sviluppato come un prezioso contributo allo stato dell’arte.