Retinal optical imaging of intrinsic signals

Abstract

Une méthode relativement récente qui est utilisée pour étudier l'activité neuronale de façon indirecte désigne l’imagerie optique des signaux intrinsèques. Cette méthode a d’abord été utilisée afin de visualiser l’activité corticale. L'imagerie optique intrinsèque mesure les variations de réflectance de la lumière associées à l'activité du tissu nerveux. Les études au niveau cérébral ont montré que ces changements de réflectance sont attribuables à des changements de volume et de flot sanguin, du niveau d'oxygénation de sang (oxymétrie), et de la dispersion de la lumière. Similairement, les études sur l'application de cette méthode d’imagerie au niveau de la rétine montrent la présence de signaux intrinsèques pendant l'activité rétinienne. Cependant, il apparait que les signaux intrinsèques observés dans la rétine ont leurs propres caractéristiques, étant donné la structure particulière de la rétine. L’origine anatomique de ces signaux intrinsèques est donc encore incertaine. L’imagerie optique intrinsèque rétinienne pourrait présenter un avenir prometteur pour le diagnostic de pathologies oculaires lors de tests cliniques. Toutefois, avant que cette technique puisse être utilisée en clinique, une connaissance détaillée des propriétés et de l'origine des signaux intrinsèques rétiniens est nécessaire. Le premier but de ce projet est d'étudier les réponses intrinsèques rétiniennes pour déterminer les caractéristiques ainsi que l'origine anatomique. Afin d’atteindre cet objectif un système imagerie rétinien (RFI), conçu pour l’œil humain est utilisé. Pour ce système, nous utiliserons le lapin comme modèle animal, car il a des yeux de grandeur comparable aux yeux humains. Plusieurs agents pharmacologiques ont été utilisés pour bloquer les différentes cellules de la rétine afin de déterminer l'origine du signal cellulaire intrinsèque dans lapin. Le deuxième but de ce projet est de développer un système d'imagerie optique des signaux intrinsèques. Ce système est développé pour le modèle de rat. Un agent pharmacologique (Aspartate) est utilisé chez le rat afin de valider ce système imagerie. Nos résultats indiquent que dans la rétine du lapin les cellules bipolaires sont les principales cellules à l’origine des signaux intrinsèques rétiniens. De plus environ 20% des cellules ganglionnaires jouent un rôle dans la genèse des signaux intrinsèques. Nos résultats indiquent aussi qu’il est possible de construire un système d’imagerie efficace pour des petits animaux comme le rat. Les données obtenues avec ce nouveau système confirment que la rétine interne est à l’origine des signaux intrinsèques rétiniens.

A relatively new method to study neural activity indirectly is optical imaging of intrinsic signals. This method was first used to visualize cortical activity. The intrinsic optical imaging measures the reflectance variations of light associated with the activity of nervous tissue. Brain studies have shown that these changes in reflectance are attributable to changes in volume, blood flow, blood oxygenation level (oximetry), and light scattering. Similarly, studies on the application of this imaging method to the retina show the presence of intrinsic signals during retinal activity. It appears that the intrinsic signals observed in the retina have their own characteristics, given the particular structure of the retina. The anatomical origins of these intrinsic signals are still uncertain. Retinal intrinsic optical imaging may provide a promising future for the diagnosis of eye diseases in clinical trials. Thus, before this technique can be used clinically, a detailed knowledge of the properties and origin of intrinsic signals are needed. The first goal of this project is to study the retinal intrinsic responses to determine the characteristics and its anatomic origin. To achieve this aim, the retinal imaging system (RFI), designed for the human eye is used. For this system, we used the rabbit as the animal model because the size of their eyes is comparable to that of human. Several pharmacological agents have been used to block the different cells of the retina and to determine the origin of the intrinsic cellular signal in rabbits. The second goal of this project is to develop an optical imaging system of intrinsic signals. This system was designed for the rat animal model. A pharmacological agent (Aspartate) is used to validate this imaging system on rats. Our results indicate that in rabbit bipolar cells are the main cells responsible for the intrinsic retinal signals. Also, approximately 20% of the Ganglion cells also show that 20% play a role in the genesis of intrinsic signals. Our results also indicate that it is possible to construct an efficient imaging system for small animals such as rats. The data obtained with this new retinal imager confirm that the inner retina is at the origin of intrinsic retinal signals.