MK
Maria Korympidou
Author with expertise in Molecular Mechanisms of Retinal Degeneration and Regeneration
Achievements
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
6
(67% Open Access)
Cited by:
9
h-index:
6
/
i10-index:
5
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Neural circuits in the mouse retina support color vision in the upper visual field

Klaudia Szatko et al.Aug 24, 2019
Color vision is essential to the survival of most animals. Its neural basis lies in the retina, where chromatic signals from different photoreceptor types sensitive to distinct wavelengths are locally compared by neural circuits. Mice, like most mammals, are generally dichromatic and have two cone photoreceptor types. However, in the ventral retina most cones display the same spectral preference, impairing spectral comparisons necessary for color vision. This conflicts with behavioral evidence showing that mice can discriminate colors only in the corresponding upper visual field. Here, we systematically investigated the neural circuits underlying mouse color vision across three processing stages of the retina by recording the output of cones, bipolar and ganglion cells using two-photon imaging. Surprisingly, we found that across all retinal layers most color-opponent cells were located in the ventral retina. This started at the level of the cone output, where color-opponency was mediated by horizontal cells and likely involving rod photoreceptors. Next, bipolar cells relayed the chromatic information to ganglion cells in the inner retina, where type-specific, non-linear center-surround interactions resulted in specific color-opponent output channels to the brain. This suggests that neural circuits in the mouse retina are specifically tuned to extract color information from the upper visual field, aiding robust detection of aerial predators and ensuring the animal's survival.
0

Retinal horizontal cells use different synaptic sites for global feedforward and local feedback signaling

Christian Behrens et al.Sep 24, 2019
In the outer plexiform layer (OPL) of the mouse retina, two types of cone photoreceptors (cones) provide input to more than a dozen types of cone bipolar cells (CBCs). This transmission is modulated by a single horizontal cell (HC) type, the only interneuron in the outer retina. Horizontal cells form feedback synapses with cones and feedforward synapses with CBCs. However, the exact computational role of HCs is still debated. Along with performing global signaling within their laterally coupled network, HCs also provide local, cone-specific feedback. Specifically, it has not been clear which synaptic structures HCs use to provide local feedback to cones and global forward signaling to CBCs. Here, we reconstructed in a serial block-face electron microscopy volume the dendritic trees of five HCs as well as cone axon terminals and CBC dendrites to quantitatively analyze their connectivity. In addition to the fine HC dendritic tips invaginating cone axon terminals, we also identified "bulbs", short segments of increased dendritic diameter on the primary dendrites of HCs. These bulbs are located well below the cone axon terminal base and make contact to other cells mostly identified as other HCs or CBCs. Using immunolabeling we show that HC bulbs express vesicular gamma-aminobutyric acid transporters and co-localize with GABA receptor γ2 subunits. Together, this suggests the existence of two synaptic strata in the mouse OPL, spatially separating cone-specific feedback and feedforward signaling to CBCs. A biophysics-based computational model of a HC dendritic branch supports the hypothesis that the spatial arrangement of synaptic contacts allows simultaneous local feedback and global feedforward signaling.
26

Suppression without inhibition: How retinal computation contributes to saccadic suppression

Saad Idrees et al.Aug 23, 2020
Abstract Visual perception remains stable across saccadic eye movements, despite the concurrent strongly disruptive visual flow. This stability is partially associated with a reduction in visual sensitivity, known as saccadic suppression, which already starts in the retina with reduced ganglion cell sensitivity. However, the retinal circuit mechanisms giving rise to such suppression remain unknown. Here, we describe these mechanisms using electrophysiology in mouse, pig, and macaque retina, 2-photon calcium imaging, computational modeling, and human psychophysics. We find that sequential stimuli, such as those that naturally occur during saccades, trigger three independent suppressive mechanisms in the retina. The main suppressive mechanism is triggered by contrast-reversing sequential stimuli and originates within the receptive field center of ganglion cells. It does not involve inhibition or other known suppressive mechanisms such as saturation or adaptation. Instead, it relies on temporal filtering of the inherently slow response of cone photoreceptors coupled with downstream nonlinearities. Two further mechanisms of suppression are present predominantly in ON ganglion cells and originate in the receptive field surround, highlighting a novel disparity between ON and OFF ganglion cells. The mechanisms uncovered here likely play a role in shaping the retinal output following eye movements and other natural viewing conditions where sequential stimulation is ubiquitous.
0

GABAergic amacrine cells balance biased chromatic information in the mouse retina

Maria Korympidou et al.Mar 12, 2024
The retina extracts chromatic information present in an animal’s environment. In the mouse, the feed-forward, excitatory pathway through the retina is dominated by a chromatic gradient, with green and UV signals primarily processed in the dorsal and ventral retina, respectively. However, at the output of the retina, chromatic tuning is more mixed, suggesting that amacrine cells alter spectral tuning. We genetically targeted the population of 40+ GABAergic amacrine cell types and used two-photon calcium imaging to systematically survey chromatic responses in their dendritic processes. We found that amacrine cells show diverse chromatic responses in different spatial regions of their receptive fields and across the dorso-ventral axis of the retina. Compared to their excitatory inputs from bipolar cells, amacrine cells are less chromatically tuned and less likely to be colour-opponent. We identified 25 functional amacrine cell types that, in addition to their chromatic properties, exhibit distinctive achromatic receptive field properties. A combination of pharmacological interventions and a biologically-inspired deep learning model revealed how lateral inhibition and recurrent excitatory inputs shape chromatic properties of amacrine cells. Our data suggest that amacrine cells balance the strongly biased spectral tuning of excitation in the mouse retina and thereby support increased diversity in chromatic information of the retinal output.