Cellule gangliari della retina dei rapaci: studio comparativo tra esemplari diurni e notturni.

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Dipartimento di Scienze Veterinarie

Corso di laurea magistrale in Medicina Veterinaria

Cellule gangliari della retina dei rapaci: studio comparativo

tra esemplari diurni e notturni

Relatori:

Candidata:

Dott.ssa Alessandra Coli

Francesca Bogi

Dott. Renato Ceccherelli

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Ai miei nonni, il mio pezzo mancante.

Spero che ovunque vi troviate, possiate

Essere orgogliosi di questa nipote un po’ pazza.

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RIASSUNTO ANALITICO

La distribuzione topografica delle cellula gangliari retiniche e le dimensioni del loro pirenoforo, sono state studiate in quattro rapaci notturni dell’ordine degli Strigiformi civetta (Athene noctua), assiolo (Otus scops), gufo comune (Asio otus) e allocco (Strix aluco) e in due diurni, uno appartenente all’ordine Accipitriformes poiana (Buteo buteo) e uno a quello dei Falconiformes (gheppio (Falco tinnunculus).

Dopo congelamento del campione sono state scelte tre sezioni, la prima in prossimità del nervo ottico, la seconda a livello intermedio e la terza in corrispondenza dell’ora serrata; sono stati quindi studiati, per ciascuna sezione, quattro campi retinici: dorsale, ventrale, temporale e nasale. I parametri studiati sono l’area del pirenoforo e il numero delle cellule/mm2_.

Lo studio ha messo in evidenza la presenza di cellule gangliari di dimensioni e distribuzione variabile sia con l’ordine dei rapaci che nei campi retinici considerati. I risultati evidenziano una maggiore uniformità dei parametri considerati tra i rapaci diurni rispetto ai notturni.

Parole chiave: neuroanatomia, retina, rapaci, cellule gangliari, studio morfometrico

ABSTRACT

The topographic distribution of retinal ganglion cells and their cell body size have been studied in four nocturnal raptors of Strigiformes order little owl (Athene noctua), scops owl (Otus scops), long-eared owl (Asio otus), tawny owl (Strix aluco), and in two diurnal raptors, one of Accipitriformes buzzar (Buteo

buteo) and one of Falconiformes kestrel (Falco tinnunculus) orders.

Samples have been frozen and then three sections have been chosen, the first near the optic nerve rise, the second at the middle level and the last near the ora serrata; four retinal sample (dorsal, ventral, temporal and nasal) have been studied for each section. The parameters studied are the cell body size and the cell number/mm2_.

The study has highlighted the presence of ganglion cells of variable size and distribution both with the order of raptors and in the retinal fields considered. The results show a greater uniformity of the parameters considered among the diurnal raptors than nocturnal ones.

Key words: neuroanatomy, retina, raptors, retinal ganglion cells, morphometric analysis

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Sommario

1. INTRODUZIONE ... 1

2. ANATOMIA DELL’OCCHIO ... 3

3. MATERIALI E METODI ... 18

3.1 Raccolta dei campioni ... 18

3.2 Processazione dei campioni ... 18

3.3 Valutazione morfologica e topografica delle cellule gangliari ... 22

4. RISULTATI ... 26

4.1 Risultati relativi ai rapaci diurni ... 26

4.1.1 Poiana ... 26

4.1.2 Gheppio ... 28

4.2 Risultati relativi ai rapaci notturni ... 30

4.2.1 Civetta ... 30 4.2.2 Assiolo ... 32 4.2.3 Gufo comune ... 34 4.2.4 Allocco ... 36 5. DISCUSSIONE ... 39 5.1 Rapaci diurni ... 39 5.2 Rapaci notturni ... 43

5.3 Confronto tra rapaci diurni e notturni ... 47

6. CONCLUSIONI ... 50

7. ALLEGATO I ... 51

7.1 Rapaci diurni ... 51

Poiana (Buteo buteo) ... 51

Gheppio (Falcus tinnunculus) ... 51

7.2 Rapaci notturni ... 52

Allocco (Strix aluco) ... 52

Gufo comune (Asio otus) ... 52

Assiolo (Otus scops) ... 53

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8.1 Distribuzione delle densità cellulari ... 54

Poiana (Buteo buteo) ... 54

Gheppio (Falcus tinnunculus) ... 55

Allocco (Strix aluco) ... 56

Gufo comune (Asio otus) ... 57

Civetta (Athene noctua) ... 58

Assiolo (Otus scops) ... 59

8.2 Distribuzione delle cellule gangliari per quadrante ... 60

Poiana (Buteo buteo) ... 60

Gheppio (Falcus tinnunculus) ... 60

8.3 Distribuzione delle cellule gangliari per range di area ... 63

Poiana (Buteo buteo) ... 63

Gheppio (Falco tinnunculus) ... 63

9. BIBLIOGRAFIA ... 66

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1. INTRODUZIONE

Gli uccelli, fatta eccezione per alcuni casi, sono animali in cui il senso della vista riveste un ruolo fondamentale. Infatti i globi oculari occupano circa il 55% del volume del cranio (mentre nella specie umana occupano solo il 5%1₎

permettendo così di proiettare un’immagine più grande a livello retinico e migliorare l’acuità visiva.

Tra le specie aviare, sono noti per le proprie capacità visive i rapaci sia diurni che notturni, ma sono pochi gli studi in letteratura che indagano le eventuali differenze morfologiche e morfometriche che possono sussistere tra questi due tipologie di rapaci.

Nella maggior parte dei casi è stata indagata la topografia retinica, attraverso lo studio morfometrico delle cellule gangliari con tecnica “retinal wholemount” 2, 3_.

I rapaci diurni, che presentano occhi disposti lateralmente, sono bifoveati: presentano cioè una fovea centrale ed una temporale1,3_{, entrambe comprese in}

quella che viene definita “horizontal visual streak”, ovvero una fascia caratterizzata da alta densità di cellule gangliari e che tende ad essere allineata con l’orizzonte1 _{.La fovea centrale è dedicata principalmente alla visione}

monoculare laterale, quella temporale al campo visivo binoculare1_{; la presenza}

di entrambe le fovee permette loro di avere una migliore visione stereoscopica, e soprattutto di percepire meglio distanza e velocità delle prede1_.

Per quel che riguarda i rapaci notturni, la maggior parte degli studi si concentra sugli Strigiformi. Contrariamente agli esemplari diurni, questi hanno gli occhi posizionati frontalmente e con pupilla più ampia, così da aumentare la quantità di luce che va a stimolare i fotorecettori.

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A livello retinico, la “horizontal visual streak” va ad assumere una conformazione più radiale e simmetrica4 _{, rispetto a quella allungata dei diurni e, soprattutto, è}

presente una sola fovea temporale1,4_{che, associata alla posizione frontale degli}

occhi, rende evidente come sia data maggior importanza alla visione binoculare rispetto a quanto accada nei rapaci diurni.

Nel presente studio sono state valutate le cellule gangliari retiniche, in funzione di una possibile classificazione delle stesse relativamente all’area del pirenoforo, alla densità cellulare, e ponendo direttamente a confronto i risultati tra rapaci diurni e notturni.

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2. ANATOMIA DELL’OCCHIO

Gli uccelli sono in assoluto la specie che presenta il maggior sviluppo della capacità visiva.

Gli occhi hanno un volume notevole, se rapportati alla mole corporea, e il segmento posteriore si presenta solitamente più largo di quello anteriore.

Sono alloggiati nell’orbita, struttura ossea ampia, poco profonda e nella maggior parte dei casi incompleta; una sottile lamina ossea separa i due globi. Il globo oculare può presentare tre diverse forme (figura 2.1), in funzione del numero di ossicini sclerali, variabile tra 10 e 18, presenti tra la sclera e la cartilagine ialina: piatta, globosa o tubulare5,6,7_.

Figura 2.1: Rappresentazione schematica delle diverse forme del globo oculare nelle

specie aviare.

(Fonte: http://www.bio.miami.edu/dana/pix/bird_eyes.jpg )

La forma piatta si caratterizza per un asse anteroposteriore corto, regione ciliare piatta o concava e segmento posteriore emisferico. Questa forma si trova nella maggior parte degli uccelli, tra cui i falconiformi.

La forma globosa è caratteristica di molte specie diurne, come rapaci e corvidi, e si caratterizza per avere la regione ciliare concava, sporgente oltre il segmento

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posteriore; questo permette un’alta risoluzione, essenziale per la vista sulla lunga distanza.

La forma tubulare presenta invece segmento intermedio concavo e allungato sull’asse anteroposteriore, unito al segmento posteriore con angolo acuto. È la forma caratteristica degli occhi dei gufi.

La forma è mantenuta tale grazie agli ossicini sclerali e alla cartilagine ialina sclerale, situati rispettivamente nella regione intermedia e nella sclera posteriore5,6,7_.

Nell’organizzazione anatomica dell’occhio possiamo distinguere: la parete, formata da tre tonache concentriche, il cristallino e le cavità, camera anteriore, posteriore e del vitreo8_.

Le tre membrane concentriche, costituenti la parete, sono: membrana esterna o fibrosa, comprendente sclera e cornea; membrana media o vascolare, comprendente la coroide; membrana interna o nervosa, rappresentata dalla retina (figura 2.2).

Figura 2.2: Rappresentazione schematica delle tre tonache oculari.

(Fonte: http://images.slideplayer.it/1/551906/slides/slide_2.jpg)

La membrana esterna è costituita da due porzioni, la sclera, posteriore ed opaca, e la cornea, anteriore e trasparente. La sclera è una lamina fibrosa molto

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resistente, spesso rinforzata da cartilagine o osso. Costituisce la parte superficiale del globo oculare, posteriormente all’anello sclerale.

Anteriormente all’anello sclerale, la sclera si continua nella cornea, avente un raggio di curvatura inferiore, e formata da tessuto connettivo a fasci incrociati, a cui si attaccano esternamente la congiuntiva e internamente il tessuto endoteliale della camera anteriore.

Da un punto di vista istologico sarà quindi possibile individuare, dall’esterno all’interno, cinque diversi strati: epitelio pavimentoso stratificato, membrana basale, tessuto corneale proprio, membrana limitante ed endotelio.

Nel punto di incontro tra sclera, anello sclerale e la sottostante coroide sono presenti numerosi vasi linfatici che confluiscono in un dotto ad andamento circolare, il canale di Schlemm, struttura molto simile, sia da un punto di vista funzionale che ultrastrutturale, all’analogo canale presente in uomo e primati9_.

La membrana vascolare è rappresentata dalla coroide, una membrana connettivale con alcune cellule pigmentate e un’importante rete vascolare, sviluppata soprattutto nelle porzioni periferiche. Si inserisce internamente alla sclera e, in corrispondenza dell’anello sclerale, ripiega verso l’interno a continuarsi nell’iride. Nel punto di passaggio in questa struttura si ha un ispessimento, il corpo ciliare, sede del muscolo ciliare, che con le sue contrazioni determina le variazioni di forma del cristallino.

L’iride è un diaframma, situato posteriormente alla cornea e cranialmente al cristallino, caratterizzato dalla presenza, al centro, del forame pupillare; questo ha un diametro variabile, in funzione dell’azione dei muscoli costrittore e dilatatore della pupilla.

L’iride presenta due componenti di origine diversa: una parte più superficiale, derivante dalla coroide, formata da endotelio e, al di sotto di esso, uno stroma con cellule pigmentate, vasi sanguigni e fibrocellule circolari del muscolo

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sfintere; una parte più profonda, costituita dalla retina che, giunta in corrispondenza dell’anello sclerale, perde la propria funzione sensitiva e, dopo essersi attaccata ai processi ciliari, aderisce all’iride fornendole le fibrocellule radiali del muscolo dilatatore e le cellule pigmentate.

La membrana interna o nervosa è invece rappresentata dalla retina. Questa ha origine nervosa, è infatti derivata da un’estroflessione della vescicola prosencefalica embrionale.

La retina è costituita da due porzioni: la posteriore, sensitiva, e l’anteriore, facente parte dell’organizzazione del corpo ciliare e dell’iride. È priva di tappeto, avascolare ed è nutrita prevalentemente dalla coroide; un’altra struttura che sembra essere coinvolta nell’apporto di elementi nutritivi alla retina è il pecten: una struttura altamente vascolarizzata e pigmentata, presente nei soli uccelli (figura 2.3 e 2.4). È localizzato in posizione ventrotemporale, al di sopra della papilla ottica, origina dalla retina e si proietta nel corpo vitreo. Sono presenti tre diversi tipi di pecten, da un punto di vista morfologico: conico, pieghettato e appiattito10_.

Oltre a fornire nutrimento per la retina, è stato ipotizzato che sia anche coinvolto nel mantenimento del bilancio acido-base intraoculare, nella produzione dei fluidi intraoculari e nella movimentazione meccanica del vitreo durante i movimenti oculari, favorendo lo spostamento dei fluidi all’interno dell’occhio11_.

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7 Figura 2.3: Immagine microscopica di una sezione longitudinale di occhio di Gallus

gallus domesticus . (Fonti:http://www.lsi.usp.br/~bioinfo/eye/avianeyeB.jpg)

Figura 2.4: dettaglio del pecten di Accipiteri cooperi.

(Fonte:http://www.askjpc.org/wsco/wsc/images/2008/080701-3.jpg)

A livello retinico è possibile riconoscere, da un punto di vista istologico, 10 strati distinti, analoghi a quelli individuati negli altri vertebrati (figura 2.5)12_.

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Figura 1.5: Schema riassuntivo dell’organizzazione cellulare retinica. (Fonte: Expert

Reviews in Molecular Medicine by Cambridge University Press 2004)

Questi sono, procedendo dall’esterno verso l’interno15,16,17_:

 Epitelio pigmentato: è costituito da cellule cuboidali disposte in un unico strato, separate dalla coroide grazie alla membrana basale, e con apice rivolto verso lo strato fotosensitivo; derivano interamente dalla parete esterna della coppa ottica. La membrana cellulare apicale e il citoplasma presentano numerosi processi che si interdigitano con quelli dei segmenti esterni dei fotorecettori, a facilitare il ruolo dell’epitelio nella rigenerazione della rodopsina e nella rimozione delle lamelle membranose dei bastoncelli degenerati, tramite fagocitosi.

 Strato fotosensoriale: comprende i processi dendritici dei fotorecettori. Le cellule sensitive retiniche sono rappresentate da coni, bastoncelli e

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doppi coni con gocce lipidiche (figura 2.6 e 2.7). Le gocce lipidiche, che contengono alte concentrazioni di carotenoidi, sono posizionate in maniera tale che la luce attraversi esse prima di raggiungere il pigmento; agiscono quindi come un filtro, modificando lo spettro di assorbimento dei pigmenti e aumentando il numero di colori che gli uccelli possono riconoscere. Il tipo cellulare prevalente e la densità con cui si presentano variano tra le diverse specie di uccelli, anche in virtù dell’habitat e delle abitudini alimentari. Nelle specie diurne predominano i coni, poco sensibili ma capaci di percepire i colori, mentre nei notturni prevalgono i bastoncelli, molto sensibili ma incapaci di registrare i colori. Le gocce lipidiche presenti nei coni aumentano il contrasto tra un oggetto e lo sfondo. Sia nei coni che nei bastoncelli possiamo distinguere due porzioni, ovvero un segmento interno ed uno esterno, tra loro uniti da una porzione di citoplasma. Il segmento interno prosegue, attraverso un restringimento, in altre due regioni della cellula: la fibra esterna, dove si trova il nucleo, e la fibra interna, che raggiungerà la cellula bipolare. Nel segmento esterno è possibile riconoscere delle membrane cellulari, disposte in parallelo e di forma discoidale, nelle quali si trova il pigmento fotosensibile; questo è capace di assorbire la luce e rispondere con la depolarizzazione, quindi con impulsi nervosi. Nei bastoncelli il pigmento è rappresentato dalla rodopsina, nei coni troviamo invece la iodopsina o altre forme simili.

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Figura 2.6: Immagine schematica della struttura di coni e bastoncelli. (Fonte:

http://www.arcetri.astro.it/~ranfagni/Corso_Lda/occhio_files/image004.jpg)

Figura 2.7: Immagine schematica di un cono con goccia lipidica.(Fonte:

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 Membrana limitante esterna: complesso giunzionale tra i fotorecettori e gli astrociti radiali di supporto (cellule di Muller); queste cellule circondano e sostengono gli elementi neurali della retina, tra la membrana limitante esterna e quella interna. È responsabile della separazione tra lo strato fotosensitivo e lo strato nucleare esterno.

 Strato nucleare esterno: è formato dai pirenofori, altamente stipati, dei fotorecettori. I nuclei dei coni si concentrano vicino alla membrana limitante esterna; quelli dei bastoncelli rappresentano la componente predominante, estendendosi per diversi strati verso la superficie vitrea della retina.

 Strato plessiforme esterno: è formato da assoni e telodendria dei fotorecettori, oltre che da assoni, zona dendritica e terminazioni sinaptiche dei neuroni bipolari.

 Strato nucleare interno: è formato principalmente dai pirenofori dei neuroni bipolari, i secondi neuroni della via visiva, responsabili del collegamento tra i fotorecettori e i neuroni gangliari (figura 2.8). I neuroni bipolari si caratterizzano per l’avere due assoni, che ne determinano l’estensione dallo strato plessiforme esterno a quello interno. A partire dal corpo cellulare, originano uno o più dendriti primari, che risalgono nello strato plessiforme esterno, dove si ramificano e si connettono con i fotorecettori. In base alle sinapsi che contraggono con i fotorecettori, possono essere distinte in cellule bipolari monosinaptiche, quando abbiamo un rapporto 1:1, o multisinaptiche, quando cioè una cellula bipolare può sviluppare legami con più coni o più bastoncelli, ma mai con coni e bastoncelli contemporaneamente. L’assone si dirige invece internamente e si ramifica nello strato

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plessiforme interno, sinaptando le cellule gangliari. Nello strato nucleare interno sono presenti inoltre i corpi cellulari degli interneuroni: le cellule orizzontali e le cellule amacrine (figura 2.8). Le cellule orizzontali sono interneuroni di trasmissione orizzontale tra i diversi gruppi di fotorecettori. Le cellule amacrine sono neuroni caratterizzati dall’avere numerosi dendriti, ma non l’assone. I dendriti si espandono nello strato plessiforme interno, dove queste cellule entrano in sinapsi tra loro, con i terminali assonici delle bipolari e con i dendriti delle cellule gangliari.  Strato plessiforme esterno: è formato principalmente da assoni e

telodendria dei neuroni bipolari, dagli assoni e dai dendriti dei neuroni gangliari e dai loro rapporti sinaptici.

 Strato gangliare: contiene i pirenofori delle cellule gangliari, il terzo neurone della via visiva (figura 2.8). Sono neuroni multipolari con corpo di grande dimensioni, che costituiscono uno strato incompleto tra il plessiforme interno e lo strato delle fibre nervose. Le cellule gangliari sono responsabili della trasmissione dell’impulso visivo all’encefalo, attraverso i loro assoni che costituiscono il nervo ottico. Questo, si incontra con il collaterale nel chiasma ottico, dove abbiamo la parziale decussazione delle fibre. Dal chiasma hanno origine i tratti ottici destinati ai rispettivi lobi ottici, strutture complesse situate nel tetto del mesencefalo dove le stimolazioni visive sono integrate con altre sensazioni e danno origine a impulsi efferenti, che regolano l’attività di tutto il nevrasse.

 Strato delle fibre nervose: è costituito dagli assoni delle cellule gangliari, che passano attraverso la sclera per formare il nervo ottico, in una zona denominata area cribrosa. In questo strato è possibile identificare anche gli astrociti stellati.

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 Membrana limitante esterna: è formata dalla membrana delle cellule basali degli astrociti radiali e dalla membrana basale adiacente al vitreo. È la struttura di separazione tra retina e corpo vitreo.

Figura 2.8: Schema riassuntivo delle cellule nervose retiniche.

(Fonte: http://www.amedeolucente.it/images/celluleretiniche_piccolo.jpg)

Una particolare area, che può essere presente o meno a livello retinico, è la fovea. I raggi luminosi nel loro percorso verso i fotorecettori attraversano le cellule gangliari, le bipolari e le cellule amacrine ed orizzontali. Pur essendo neuroni con filamenti privi di rivestimento mielinico e quindi relativamente trasparenti, essi provocano una distorsione dei raggi stessi, che viene però minimizzata proprio dalla fovea. Questa è un’area piccola e di forma rotondeggiante o ovale, che corrisponde ad una depressione della retina dovuta

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allo spostamento del suo strato più interno13,15 _{(figura 2.11), e caratterizzata da}

una maggiore acuità visiva dovuta ad una più alta concentrazione di fotorecettori. Inoltre, la ripidezza delle sue pareti, la curvatura della depressione foveale e l’indice di rifrazione del confine tra vitreo e retina, determinano degli effetti ottici che concorrono a determinare in questa area la più alta risoluzione visiva19_.

Tutto questo, fa sì che la fovea possa:

 Aumentare la sua capacità di ingrandire l’immagine;  Concorrere alla fissazione dell’immagine;

 Ridurre la dispersione della luce;  Ridurre le variazioni cromatiche19_.

In base alla fovea, gli uccelli possono essere distinti in:

 Afoveati: presentano la sola area centralis, ma non la fovea; questo aspetto è caratteristico della maggior parte degli uccelli domestici e di alcune specie di uccelli acquatici.

 Monofoveati: hanno un’unica fovea, presente a livello centrale (nella maggior parte degli uccelli) o temporale (come nel caso di gufi e rondoni), con o senza l’area centralis disposta attorno alla fovea (figura 2.9).

 Bifoveati: con una fovea principale in posizione centrale ed una ausiliaria in posizione temporale, con o senza l’area centralis tra le fovee, ad incrementare la nitidezza delle immagini; è il caso di falchi aquile, alcuni passeriformi, altre specie che cacciano durante il volo (figura 2.10)12,14_.

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Figura 2.9: Rappresentazione schematica di una retina di gufo, in cui si

evidenzia l’unica fovea in posizione temporale.

(Fonte: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4435985)

Figura 2.10: Rappresentazione schematica di una retina di aquila cilena

(Geranoaetus melanoleucus), in cui si evidenziano le due fovee: la principale in posizione centrale e la ausiliaria in posizione temporale.

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Figura 2.11: Confronto tra la fovea di un esemplare di Sterna paradisea (immagine in

alto) e la fovea umana (immagine in basso). (Fonte: Husband and Shimizu 2001; http://www.pigeon.psy.tufts.edu/avc/husband/avc4eye.html)

Un ulteriore fattore discriminante tra rapaci notturni e diurni, è la presenza del tapetum lucidum. Questa componente agisce come uno specchio catarifrangente in condizioni di scarsa luminosità: riflettendo la luce attraverso lo strato dei fotorecettori, permette una seconda stimolazione degli stessi, aumentando la sensibilità visiva20_.

Lo studio del tapetum lucidum nei vertebrati ha evidenziato la presenza di due tipologie principali, differenziate per struttura, organizzazione e composizione20_:

- Tapetum lucidum retinico: il materiale riflettente si localizza nel citoplasma dell’epitelio retinico; è comune in pesci e alcuni rettili;

- Tapetum lucidum coroidale: il materiale riflettente si localizza nella coroide, e può essere costituito da guanina, da uno strato di cellule riflettenti altamente addensate e organizzate oppure da un insieme di fibre extracellulari; il primo tipo è caratteristico di alcuni pesci, il secondo

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di mammiferi carnivori, alcuni roditori e cetacei, il terzo degli ungulati domestici.

In realtà il tapetum lucidum degli uccelli non presenta caratteristiche analoghe a quelle di altri vertebrati, pertanto non rientra in alcuna di queste categorie. La sua tipizzazione è ancora in fase di studio.

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3. MATERIALI E METODI

3.1 Raccolta dei campioni

Le retine utilizzate per questo studio sono state prelevate dai globi oculari di 2 esemplari di rapaci diurni (poiana (Buteo buteo), 1 soggetto; gheppio (Falco

tinnunculus), 1 soggetto) e 4 esemplari di rapaci notturni ( gufo comune (Asio otus), 1 soggetto; civetta (Athene noctua), 1 soggetto; allocco (Strix aluco), 1

soggetto; 1 assiolo (Otus scops), 1 soggetto) (vedi Allegato I).

Trattandosi di animali selvatici, non è stato possibile effettuare una selezione al fine di mantenere costanti sesso ed età.

Tutti gli esemplari sono giunti al Centro di Recupero Uccelli Marini e Acquatici – LIPU di Livorno a seguito di traumi da impatto, ferite da arma da fuoco o stato di deperimento per patologie sistemiche.

Una volta visitati dal veterinario responsabile e riscontrata la criticità dello stato sanitario degli stessi, si è deciso di procedere all’eutanasia con protocollo certificato per i volatili (Tanax, 0.5-3 ml/kg, in funzione della mole dell’animale, per via intrapolmonare).

3.2 Processazione dei campioni

Nell’immediato post mortem è stata effettuata la raccolta dei campioni, tramite enucleazione transcongiuntivale; ciascun globo oculare è stato inciso nella porzione dorsale, all’altezza dell’ora serrata, e fissato in formalina tamponata neutra al 4%.

Studi precedenti sulle cellule gangliari vedono l’utilizzo della tecnica del “retinal wholemounts”2,3_{. Nel nostro caso abbiamo provato a combinare questa}

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tecnica con l’inclusione in resina acrilica (JB-4 Polysciences, Inc.); date però le grandi dimensioni dei globi oculari, si è resa necessaria la divisione della calotta in quarti, che sono stati poi singolarmente inclusi. Pur permettendo una buona resa da un punto di vista dello studio della morfologia delle cellule gangliari, la suddivisione ha comportato una perdita di orientamento dei settori retinici dorsale, ventrale, nasale e temporale con l’impossibilità quindi di procedere ad una mappatura precisa delle cellule gangliari.

Per questo motivo si è preferito procedere allo studio di sezioni trasversali, ottenute tramite congelamento dei campioni oculari, precedentemente fissati in formalina.

Per la procedura istologica ciascun campione è stato sottoposto a vari lavaggi in acqua corrente, e poi immerso in una soluzione per la crioprotezione costituita da saccarosio al 20% disciolto in PBS, per un tempo variabile tra le 24 e le 48 ore; la soluzione è stata cambiata una/due volte e considerato come parametro dell’avvenuta protezione lo spostamento del globo oculare sul fondo del recipiente.

I campioni sono poi stati inseriti in appositi supporti, con la pupilla rivolta verso l’alto, e inclusi con Tissu-tek O.C.T. ; si è poi proceduto al trattamento con Isopentano, con congelamento a -80°C. Il completo congelamento dei campioni è stato raggiunto in pochi minuti, procedura indispensabile ad evitare la formazione di cristalli di ghiaccio, che avrebbero potuto danneggiare le strutture cellulari.

Il blocchetto ottenuto è stato posizionato in modo che la porzione posteriore del globo oculare fosse rivolta verso l’alto e le sezioni sono state ottenute mediante criostato (Kryostat 1720, Leitz Wetzlar).

Per effettuare lo studio morfologico, morfometrico e topografico delle cellule gangliari, sono state studiate tre sezioni per ogni occhio, ciascuna di 15µ di

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spessore: una in corrispondenza dell’emergenza del nervo ottico, una intermedia e una in prossimità dell’ora serrata (rispettivamente indicate con 1,2 e 3 in figura 3.1).

Le sezioni sono state montate su vetrini gelatinizzati, identificate e conservate a -20°C fino alla colorazione.

La colorazione prescelta (metodo di Nissl, con blu di tionina allo 0,1%) è usata sia in citologia per lo studio della sostanza tigroide, che in istologia per identificare la morfologia dei neuroni.

I vetrini, una volta prelevati dal congelatore, sono stati fatti asciugare all’aria per almeno 30 minuti; dopodiché, eliminato l’eccesso di Tissu-tek O.C.T. , sono stati immersi in una soluzione di cloroformio ed etanolo, in rapporto 1:1, per quattro ore.

Dopo una fase di reidratazione (due passaggi in alcool assoluto, due passaggi in alcool a 95°, un passaggio in alcool a 70° e un passaggio in acqua distillata, per 5 minuti ciascuno), i campioni sono stati immersi nella soluzione di Nissl, a temperatura ambiente, per 4 minuti. Dopo un lavaggio rapido con acqua distillata, i campioni sono stati disidratati in stufa a 37°C per almeno un’ora. Si è poi proceduto con il montaggio dei vetrini.

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Figura 3.1: visione laterale dei globi oculari di Poiana, Civetta e Assiolo; in rosso sono

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3.3 Valutazione morfologica e topografica delle cellule gangliari

Ogni sezione è stata suddivisa in quattro quadranti (dorsale, ventrale, temporale, nasale), prendendo come punto di riferimento il pecten, situato in posizione ventrotemporale; in ciascun quadrante è stata analizzata un’area rappresentativa (figura 3.2). Sono state analizzate 120 aree sul totale dei campioni.

Figura 3.2: Rappresentazione schematica della suddivisione in quadranti e delle aree

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Sono state identificate come cellule gangliari quelle che presentavano le seguenti caratteristiche:

- Corpo cellulare di forma poligonale;

- Presenza della sostanza di Nissl nel citoplasma;

- Nucleo ovoidale, chiaro, con nucleolo rotondo e blu chiaro14,15_.

Questi parametri ci hanno permesso di distinguere le cellule gangliari dalle cellule gliali, che presentano invece corpo cellulare di piccole dimensioni, di forma rotondeggiante o lievemente allungata, con citoplasma ridotto o assente2

(figura 3.3) e negative alla colorazione di Nissl. Sono state considerate solo le cellule localizzate nello strato specifico, per evitare di includere nello studio le cellule amacrine dislocate. Queste si presentano come cellule di piccole dimensioni, il cui corpo è leggermente colorate e di forma ellittica2_.

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Figura 3.3: sezione retinica al microscopio ottico. Sono visibili le cellule gangliari e

gliali.

I vetrini sono stati analizzati con microscopio ottico Nikon ECLIPSE Ni, collegato ad un sistema di acquisizione immagini in digitale Nikon – Digital.sight DS-U1.

Per ogni vetrino sono state calcolate il numero di cellule gangliari per un’ area di riferimento stabilita, per valutarne la densità, e l’area del pirenoforo delle stesse, per una possibile classificazione morfometrica, il tutto ad un ingrandimento di 20x, mediante software NIS- Elements Basic Research.

Cellula gliale Cellula gangliare

(30)

25

La valutazione della densità è stata effettuata considerando un campo microscopico di 4,8 mm2_{, corrispondente all’area visibile sullo schermo}

all’ingrandimento di 20x. I valori di densità sono poi stati ricondotti ad un’area di 1mm2_.

Le aree dei pirenofori delle cellule gangliari sono state valutate considerando sei diversi range, stabiliti a seguito della raccolta dei dati (<200 µ² , 200-400 µ², 400-600 µ², 600-800 µ², 800-1000 µ², >1000 µ²); per ciascun range è stata riportata la media ± la deviazione standard, e il numero di cellule appartenenti all’intervallo di riferimento individuate nelle singole aree di studio.

(31)

26

4. RISULTATI

I risultati riportati sono ottenuti dallo studio della sola retina sinistra dei singoli individui.

4.1 Risultati relativi ai rapaci diurni

I soggetti studiati sono 1 adulto di poiana (Buteo buteo) e 1 di gheppio (Falco

tinnunculus).

4.1.1 Poiana

La densità cellulare massima riscontrata nella sezione posteriore è di 54 cell/mm², mentre la minima è di 43 cell/mm².

Nella sezione intermedia, abbiamo invece una densità massima di 39 cell/mm² e una minima di 21 cell/mm².

Nella sezione anteriore, infine, la densità oscilla tra 13 cell/mm² e 21 cell/mm² (vedi tab. 4.1).

(32)

27

Tabella 4.1

Numero cellule/mm² Dorsale Ventrale Temporale Nasale

Posteriore

46

43

50

54 Poiana

Intermedio

23

39

29

21 Anteriore

14

21

17

13

Tabella 4.1: dati riferiti alla densità, espressa in cellule/mm², nella retina di poiana

(Buteo buteo).

Nella retina di poiana studiata, l’area minima riscontrata nella sezione posteriore è di 339.5 µ² (±49.4 DS), mentre la massima è di 1225.6 µ² (±71.1 DS). Il range con più cellule, 249, è 400-600 µ²; quello con meno cellule, 69, è il 200-400 µ².

La sezione intermedia presenta cellule con aree che oscillano tra 336.1 µ² (±24.2 DS) e 1275 µ² (±160.4 DS). Nel range >1000 µ² troviamo il maggior numero di cellule, 145, mentre nel range 200-400 µ² sono presenti solo 11 cellule. Nella porzione dorsale, non sono presenti cellule nel range 200-400 µ². Nella sezione anteriore, l’area minima registrata è pari a 297.7 µ² (±1.9 DS), la massima è 1299.8 µ² (±173.9 DS). La popolazione cellulare maggiormente rappresentata è quella nel range 600-800 µ², con 68 cellule, mentre la meno rappresentata è quella nel range 200-400 µ², con sole 8 cellule. La porzione nasale non presenta cellule con superficie compresa tra 200-400µ² (vedi tab. 4.2).

(33)

28

Tabella 4.2

Tabella 4.2: dati relativi alla misurazione delle aree dei pirenofori delle cellule

gangliari nella retina di poiana (Buteo buteo). In rosso tra parentesi è riportato il numero di cellule per range.

4.1.2 Gheppio

La densità cellulare massima nella porzione posteriore è di 38 cell/mm², la minima di 27 cell/mm².

Nella sezione intermedia la densità massima è di 21 cell/mm², la minima di 17 cell/mm².

La sezione anteriore, infine, presenta una densità massima di 16 cell/mm² e minima di 10 cell/mm² (vedi tab. 4.3).

Poiana Area soma µ² ± DS (n° cellule) <200 µ² 200-400 µ² 400-600 µ² 600-800 µ² 800-1000 µ² >1000 µ² Dorsale 341,9±58,6 (4) 513,6±48,9 (40)701,3±59,2 (63) 885,4±59,1 (41) 1181,9±159,4 (45) Posteriore Ventrale 340±45,2 (18) 488,9±55,7 (39)703,7±60,8 (31) 893,6±60,8 (26) 1211,6±131,5 (24) Temporale 358,7±32,5 (27) 511,8±58,1 (65)704±55,5 (71) 903,2±62,1 (28) 1225,6±171,1 (23) Nasale 339,5±49,4 (20) 514,1±49 (81) 691,2±58,5 (84) 881,3±53,9 (49) 1161,7±117,7 (18) Dorsale 512,6±49,6 (8) 689,2±49,4 (25) 900,3±66,9 (16) 1184,6±155 (27) Intermedio Ventrale 339,4±6,7 (2) 523,1±64,6 (16)699,7±57,4 (27) 897,3±54,1 (34) 1226±156,2 (65) Temporale 336,1±24,2 (5) 529,6±58,2 (21)679,7±60 (18) 930,7±50,4 (16) 1237,6±141 (18) Nasale 358,7±22,7 (4) 484,3±51,2 (7) 753,8±72,2 (6) 916,3±51,1 (14) 1275±160,4 (35) Dorsale 352,7±5,9 (2) 502,7±56,2 (16)673,1±55,5 (9) 893,4±63,2 (15) 1243,6±177,2 (12) Anteriore Ventrale 297,7±1,9 (2) 511,4±57,7 (13)695,8±52,5 (32) 896,5±55,6 (18) 1178,9±148,3 (16) Temporale 338,5±47,1 (4) 502,9±64,6 (27)681,7±43 (17) 886,5±42,8 (18) 1225,5±191,5 (20) Nasale 506±50,8 (10) 691,7±68,4 (10) 877,6±69,2 (8) 1299,8±173,9 (11)

(34)

29

Tabella 4.3

Tabella 4.3: dati riferiti alla densità, espressa in cellule/mm², nella retina di gheppio

(Falco tinnunculus).

Nella retina del gheppio, la sezione posteriore presenta aree che oscillano tra 330.9 µ² (±5.2 DS) e 1225.3 µ² (±168.4 DS). Il range con maggior numero di cellule, 131, è quello >1000 µ², mentre quello 200-400 µ² ne conta 10. La porzione nasale non presenta cellule nel range 200-400 µ².

La sezione intermedia presenta come valore minimo di area 277 µ² (±50 DS), massimo di 1253 µ² (±161 DS). Le cellule numericamente più rappresentate, 84, sono quelle nel range >1000 µ², mentre le meno numerose sono quelle in 200-400 µ², con 56.

Nella sezione anteriore l’area minima registrata è di 294.9 µ² (±66.2 DS), la massima è di 1293.4 µ² (±166.3 DS). La popolazione cellulare maggiormente rappresentata è quella con pirenofori di area >1000 µ², con 66 cellule; la meno rappresentata, invece, ne conta 11 e rientrano nel range 200-400 µ². La porzione ventrale non presenta cellule appartenenti al range 200-400 µ² (vedi tab 4.4).

Numero cellule/mm² Dorsale Ventrale Temporale Nasale

Posteriore 38 35 36 27

Gheppio Intermedio 21 17 20 20

(35)

30

Tabella 4.4

gangliari nella retina di gheppio (Falco tinnunculus). In rosso tra parentesi è riportato il numero di cellule per range.

4.2 Risultati relativi ai rapaci notturni

I soggetti analizzati sono una civetta (Athene noctua), un assiolo (Otus scops), un gufo comune (Asio otus) e un esemplare di allocco (Strix aluco).

4.2.1 Civetta

La densità cellulare varia tra un minimo di 14 cell/mm² ed un massimo di 89 cell/mm² nella sezione posteriore, tra 45 cell/mm² e 66 cell/mm² nella sezione intermedia e, nella sezione anteriore, tra 24 cell/mm² e 61 cell/mm² (vedi tab. 4.5). Gheppio Area soma µ²± DS (n° cellule) <200 µ² 200-400 µ² 400-600 µ² 600-800 µ² 800-1000 µ² >1000 µ² Dorsale 352,2±50 (6) 531,7±53,5 (25) 709,2±50,9 (37) 903,9±68,7 (40) 1153,2±116,7 (45) Posteriore Ventrale 355,1±24,6 (2) 512±71,5 (9) 714,3±50,1 (30) 881±63,2 (35) 1177±160,5 (32) Temporale 330,9±5,2 (2) 509,5±65,4 (33) 705,3±55,6 (38)885,6±58,9 (14) 1180,5±185,8 (16) Nasale 516,2±58,9 (12) 712,4±50,9 (24) 904,8±57,1 (20) 1225,3±168,4 (38) Dorsale 358±35,1 (6) 481±58 (9) 729,6±62 (11) 875,5±66,4 (7) 1253±161 (27) Intermedio Ventrale 375,2±19,4 (4) 496,6±52,2 (20) 708,3±61,1 (30) 891,4±51,7 (19) 1242,6±168,1 (20) Temporale 358±24 (5) 516,1±51,8 (16) 734,6±42 (15) 874,2±52,3 (16) 1244,4±168,9 (18) Nasale 277±50 (41) 499,8±63,8 (25) 700,7±61,8 (23) 870,5±51,5 (17) 1204,3±143,4 (19) Dorsale 313±1,9 (2) 503±79,9 (5) 717,5±55,8 (12) 884,2±68,6 (9) 1293,4±166,3 (14) Anteriore Ventrale 509±53,5 (12) 702,7±51,2 (13) 861,3±52,3 (12) 1204,2±197,7 (18) Temporale 294,9±66,2 (7) 540,1±60,8 (6) 705,5±64,7 (16) 892,1±54,3 (12) 1171,7±120,4 (8) Nasale 366,7±12,4 (2) 498,8±28,6 (3) 717,2±61,3 (9) 916,9±55,2 (17) 1229,4±172,9 (26)

(36)

31

Tabella 4.5

Civetta Intermedio 50 66 45 54

Anteriore 24 61 57 46

Tabella 4.5: dati riferiti alla densità, espressa in cellule/mm², nella retina di civetta

(Athene noctua).

Nella sezione posteriore, le aree variano tra un minimo di 177.6 µ² (±23.8 DS) e un massimo di 687.4 µ² (±50.6 DS) La popolazione più rappresentata è quella che rientra nel range 200-400 µ², con 584 cellule, mentre la meno rappresentata è quella nel range 600-800 µ², con 36 cellule.

Nella sezione intermedia, l’area minima riscontrata è 167.3 µ² (±24.9 DS), la massima invece 726 µ² (±44.3 DS). La popolazione più rappresentata è quella nel range 200-400 µ², con 656 cellule; la meno rappresentata è quella nel range 600-800 µ², con 32 cellule.

Nella sezione anteriore, l’area minima riscontrata è 91.3 µ² (±32.1 DS), mentre la massima è 678.4 µ² (±66.4 DS). La popolazione più rappresentata è quella nel range 200-400 µ², con 479 cellule, la meno rappresentata è quella nel range 600-800 µ², con 85 cellule.

In nessuna delle sezioni sono presenti cellule nei range di 800-1000 µ² e >1000 µ² (vedi tab. 4.6).

(37)

32

Tabella 4.6

gangliari nella retina di civetta (Athene noctua). In rosso tra parentesi è riportato il numero di cellule per range.

4.2.2 Assiolo

La densità cellulare, nella sezione posteriore, varia tra un minimo di 33 cell/mm² ed un massimo di 49 cell/mm². Nella sezione intermedia varia tra 21 cell/mm² e 53 cell/mm². La densità riscontrata nella sezione anteriore, invece, varia tra 14 cell/mm² e 70 cell/mm² (vedi tab. 4.7).

Civetta Area soma µ²± DS (n° cellule) <200 µ² 200-400 µ² 400-600 µ² 600-800 µ² 800-1000 µ² >1000 µ² Dorsale 185,3±20,8 (7) 318,7±53 (54) 467,2±46,8 (28) 687,4±50,6 (6) Posteriore Ventrale 163,7±29,8 (72) 286,5±53,1 (300) 472,5±46,8 (51) 644±40 (8) Temporale 185,2±12,2 (5) 310,2±53,5 (79) 487,5±49,7 (29) 661,4±59,8 (11) Nasale 177,6±23,8 (9) 307±53,7 (151) 471,4±47,5 (75) 674,5±63,6 (11) Dorsale 172,2±20,6 (51) 291,1±58,4 (136) 490,1±52,9 (43) 726±44,3 (9) Intermedio Ventrale 167,3±24,9 (46) 290,1±53,6 (204) 473,3±56,9 (52) 668,8±46,7 (6) Temporale 174,8±20,1 (8) 311,4±50,3 (134) 460,8±46,4 (58) 657,5±45,2 (13) Nasale 173,2±22,7 (30) 292,4±53,8 (182) 481,2±62,2 (40) 682±49,8 (4) Dorsale 156,9±38,8 (10) 300,4±52 (80) 488,3±65,8 (23) 644,7±54,6 (6) Anteriore Ventrale 91,3±32,1 (92) 319,3±45,1 (41) 465,1±56,5 (17) 624,5±10,1 (4) Temporale 173,7±24,3 (26) 294,4±55,3 (200) 484,6±58 (46) 674,5±46,2 (3) Nasale 176,6±23,2 (9) 294,6±57,3 (158) 460,9±53,3 (34) 678,4±66,4 (4)

(38)

33

Tabella 4.7

Tabella 4.7: dati riferiti alla densità, espressa in cellule/mm2_{, nella retina di assiolo}

(Otus scops)

Nella sezione posteriore le aree variano tra 283.2 µ² (±52 DS) e 719.8 µ² (±76.2 DS); la popolazione più rappresentata è quella nel range 200-400 µ², con un totale di 556 cellule, mentre la meno rappresentata è la popolazione compresa tra 600-800 µ², con 18 cellule. Non sono presenti cellule dei range 800-1000 µ² e >1000 µ².

La sezione intermedia presenta cellule con un’area minima di 294.6 µ² (±52.12 DS), ed un’area massima di 1196 µ² (±155 DS). La popolazione più rappresentata è quella nel range 200-400µ² con 397 cellule, la meno rappresentata è quella >1000 µ², con sole 2 cellule. È stata inoltre riscontrata l’assenza di cellule di area compresa tra 800-1000 µ² e

> 1000µ² nell’area ventrale, > 1000 µ² nell’area temporale e tra 600-800 µ² , 800-1000 µ² e >800-1000 µ² nell’area nasale.

Nella sezione intermedia l’area minima registrata è 285 µ² (±48.5 DS), mentre la massima è 890.9 µ² (±70.8 DS). La popolazione più numerosa è quella di range 200-400 µ², con 392 cellule, la meno numerosa è quella di range 800-1000 µ², con 6 cellule. Non sono presenti cellule di area compresa tra 800-1000 µ² sia

Assiolo Intermedio 28 53 21 21

(39)

34

nell’area ventrale che nasale. Inoltre, non sono presenti in alcuna delle quattro porzioni studiate, cellule con area > 1000 µ² .

In nessuna delle tre sezioni sono presenti cellule con area <200 µ² (vedi tab. 4.8).

Tabella 4.8

gangliari nella retina di assiolo (Otus scops). In rosso tra parentesi è riportato il numero di cellule per range.

4.2.3 Gufo comune

La densità minima nella sezione anteriore è pari a 10 cell/mm², la massima è di 12 cell/mm².

Nella sezione intermedia la densità minima è 8 cell/mm² mentre la massima è di 13 cell/mm². Le medesime densità si ritrovano anche nella sezione anteriore (vedi tab. 4.9). Assiolo Area soma µ² ± DS (n° cellule) <200 µ² 200-400 µ² 400-600 µ² 600-800 µ² 800-1000 µ² >1001 µ² Dorsale 318,7±50,7 (150) 466,4±53,4 (79) 694,4±33,8 (3) Posteriore Ventrale 283,2±52 (164) 466,8±53,3 (17) 630,9±27 (3) Temporale 323±50,8 (77) 476,6±62,6 (66) 678,8±57,6 (9) Nasale 293,3±54,4 (165) 464,6±54,2 (34) 719,8±76,2 (3) Dorsale 321,3±47 (65) 499,5±55,1 (42) 693,1±58,4 (17) 830,8±32,5 (8) 1196±155 (2) Intermedio Ventrale 294,6±52,12 (203)480,1±53 (34) 669,9±63,9 (3) Temporale 315±52,4 (52) 462,5±45,1 (33) 661,4±60,7 (14) 809,7±101,9 (2) Nasale 314,2±70,6 (77) 510,5±62,5 (18) Dorsale 323,4±57,6 (17) 498,1±57,5 (31) 685±50,6 (16) 877,4±72,1 (3) Anteriore Ventrale 296,1±54,1 (261) 472,5±55,4 (45) 665,6±51,6 (6) Temporale 296,1±51,8 (46) 480,4±68,5 (16) 642±38,7 (8) 890,9±70,8 (3) Nasale 285±48,5 (68) 481,9±52 (18) 641±52,3 (3)

(40)

35

Tabella 4.9

Gufo

comune Intermedio 9 12 13 8

Tabella 4.9: dati riferiti alla densità, espressa in cellule/mm², nella retina di gufo

comune (Asio otus).

Nella sezione posteriore le aree minime e massime registrate sono, rispettivamente, 316.3 µ² (±57.9 DS) e 1292.3 µ² (±121.1 DS). La popolazione maggiormente rappresentata è quella rientrante nel range 200-400 µ², con 65 cellule, mentre la meno rappresentata è quella con area > 1000 µ², con 18 cellule. Nell’area dorsale non sono state individuate cellule con area nei range 800-1000 µ² e >1000 µ².

Nella sezione intermedia, l’area minima registrata è 333.6 µ² (±34 DS), la massima 1199.1 µ² (±253.2). La popolazione cellulare più numerosa è quella nel range 400-600 µ²,con 80 cellule, la meno numerosa è quella con area >1000 µ², con 5 cellule. Nell’area temporale non sono presenti cellule con area >1000 µ², mentre nell’area nasale sono assenti cellule nei range di 600-800 µ², 800-1000 µ² e >1000 µ².

Nella sezione anteriore l’area minima è pari a 319 µ² (±36.9 DS), la massima è 1154.1 µ² (±186.9 DS). Anche in questo caso abbiamo la popolazione più numerosa nel range 400-600 µ², con 111 cellule, e la meno numerosa in quello

(41)

36

>1000 µ², con 8 cellule. L’area dorsale non presenta cellule con superficie >1000 µ², quella temporale invece cellule con superficie di 800-1000 µ² e >1000 µ². In nessuna delle tre sezioni è stato possibile individuare pirenofori con area <200 µ² (vedi tab. 4.10).

Tabella 4.10

gangliari nella retina di gufo comune (Asio otus). In rosso tra parentesi è riportato il numero di cellule per range.

4.2.4 Allocco

La densità cellulare minima nella sezione posteriore è pari a 26 cell/mm², mentre la massima è 39 cell/mm².

Nella porzione intermedia, la densità minima è di 24 cell/mm² e la massima di 35 cell/mm².

Nella sezione anteriore, infine, la densità minima è pari a 24 cell/mm², mentre la massima è di 44 cell/mm² (vedi tab. 4.11).

Gufo Area soma µ²± DS (n° cellule) <200 µ² 200-400 µ² 400-600 µ² 600-800 µ² 800-1000 µ² >1000 µ² Dorsale 316,3±57,9 (30) 475,3±61,7 (18) 669,8±55,6 (9) Posteriore Ventrale 362,2±24,8 (6) 528,3±51,9 (7) 694,8±65,7 (13)912,1±63,5 (7) 1221,2±212,5 (10) Temporale 319,6±42,5 (22) 514,4±60,9 (19) 674,8±45,2 (11)934,6±52,4 (3) 1085,8±114,1 (2) Nasale 325,7±55,5 (7) 490,5±65,1 (16) 691,3±49,3 (13)881,8±76,6 (5) 1292,3±121,1 (6) Dorsale 354,8±34 (5) 476,7±58 (18) 680,9±48,2 (15)901,1±57,1 (3) 1083,2±63,2 (2) Intermedio Ventrale 343,8±55,8 (19) 491,9±56,8 (28) 676,7±89,7 (3) 859,3±36,7 (7) 1199,1±253,2 (3) Temporale 335,1±51,6 (29) 486,6±47,6 (20) 668,5±54,1 (7) 849±29,2 (4) Nasale 333,6±58 (15) 472,1±55,6 (14) Dorsale 329,5±49,5 (11) 466,8±37,3 (22) 710,6±56,5 (9) 854,7±49,6 (2) Anteriore Ventrale 319±36,9 (13) 513,8±52,6 (31) 667,9±47,3 (10)891,3±71,1 (5) 1154,1±186,9 (2) Temporale 339,3±46,3 (11) 481,4±54,2 (38) 680,1±39 (5) Nasale 341,9±32,8 (12) 513,1±40,9 (20) 728,3±49,7 (8) 875,9±30,3 (2) 1135,3±136,3 (6)

(42)

37

Tabella 4.11

Allocco Intermedio 25 35 32 24

Tabella 4.11: dati riferiti alla densità, espressa in cellule/mm², nella retina di allocco

(Strix aluco).

Per quel che riguarda la valutazione dei pirenofori, l’area minima misurata nella sezione posteriore è di 330.3 µ² (±48.8 DS), mentre la maggiore è di 1146.4 µ² (±183.4 DS). La popolazione cellulare più numerosa è quella nel range 400-600 µ², con 214 cellule, mentre la meno numerosa è quella con aree >1000 µ², con 4 cellule. Sia nella porzione ventrale che in quella temporale non sono presenti cellule con area >1000 µ².

Nella sezione intermedia l’area minima registrata è 327 µ² (±46.8 DS), la massima di 1113.8 µ² (±48.4 DS). Il range con il maggior numero di cellule è quello di 400-600 µ², con 239, mentre quello con meno cellule, 4, è >1000 µ². La porzione dorsale e quella ventrale non presentano cellule nel range >1000 µ². La sezione anteriore presenta invece come area minima 320.7 µ² (±50 DS), come area massima 1104.1 µ² (±72.4 DS). Il maggior numero di cellule, 321, si trova nel range 400-600 µ², mentre solo 2 fanno parte del range >1000 µ². Le porzioni dorsale, ventrale e temporale non presentano cellule nel range >1000 µ². In nessuna delle tre sezioni si trovano cellule <200 µ² (vedi tab. 4.12).

(43)

38

Tabella 4.12

gangliari della retina di allocco (Strix aluco). In rosso tra parentesi è riportato il numero di cellule per range.

Allocco Area soma µ² ± DS (n° cellule) <200 µ² 200-400 µ² 400-600 µ² 600-800 µ² 800-1000 µ² >1000 µ² Dorsale 349,8±39 (15) 497,1±6,6 (73) 697,6±61,5 (30) 873,9±60,5 (8) 1125,5±83,2 (2) Posteriore Ventrale 330,3±48,8 (48) 488,4±53,1 (82) 676,7±50 (14) 877,3±45,1 (6) Temporale 336,2±45,6 (74) 486,8±51,4 (10) 667,7±49,4 (21) 917,3±77,2 (4) Nasale 336,3±49,4 (26) 495,3±57,2 (49) 685,8±56,5 (45) 852±34,2 (6) 1146,4±183,4 (2) Dorsale 341±41,2 (15) 495,7±56,4 (44) 696,3±57,1 (19) 874,1±46,2 (4) Intermedio Ventrale 327±46,8 (35) 474,9±45,7 (71) 694,7±63,2 (18) 853±35,7 (7) Temporale 358,6±35,4 (27) 497,8±58,1 (79) 660,7±41,7 (38) 875,1±72,1 (5) 1005,3±5 (2) Nasale 334,3±42,8 (22) 496±56,4 (45) 693,9±59,9 (15) 901,6±68,9 (8) 1113,8±48,4 (2) Dorsale 343,7±43 (36) 489,3±57,4 (47) 708±61,9 (18) 835,5±30,1 (5) Anteriore Ventrale 325,3±42,8 (64) 490,3±55,9 (131) 676,6±58,9 (39) 868,3±24,5 (5) Temporale 343,1±46,8 (57) 489,2±58,6 (94) 672,4±58,6 (32) 860±61,9 (6) 1104,1±72,4 (2) Nasale 320,7±50 (59) 501,6±53,3 (49) 652,8±55,2 (15) 840,7±35,6 (3)

(44)

39

5. DISCUSSIONE

I dati raccolti sono stati analizzati, nelle due categorie di rapaci, secondo i seguenti parametri: numero totale delle cellule gangliari, distribuzione delle stesse per

quadrante e per range di area, densità cellulare in senso temporo-nasale e dorso-ventrale. La valutazione è stata fatta per singolo soggetto (Allegato II); di seguito

sono riportate le valutazioni per categoria.

5.1 Rapaci diurni

I due esemplari valutati presentano un numero di cellule molto simile, numericamente superiore nella poiana (vedi figura 5.1).

Figura 5.1: rappresentazione schematica del numero totale di cellule nella poiana e nel

gheppio.

È stata valutata la distribuzione delle cellule nei quattro quadranti retinici, evidenziando una certa omogeneità in entrambi i soggetti, più spiccata però

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 POIANA GHEPPIO

Numero totale delle cellule a

confronto nei rapaci diurni

(45)

40

nella poiana. In questa possiamo riconoscere un picco massimo di cellule in posizione temporale ed un minimo invece in posizione dorsale, anche se lo scarto tra i quadranti resta comunque minimo; nel gheppio, il numero massimo di cellule si ha in posizione nasale mentre un’importante riduzione si osserva in posizione temporale (vedi figura 5.2).

Figura 5.2: distribuzione delle cellule totali nei quattro quadranti retinici.

Per quanto riguarda la classificazione per range di area, i dati emersi sono tendenzialmente concordi in entrambi i soggetti: mancano infatti cellule con area <200 µ²; il range 200-400µ² risulta essere in entrambe le specie il meno rappresentato, mentre il massimo numero si riscontra nel range 600-800µ². Segue poi una leggera flessione per le aree 800-1000µ² ed un nuovo incremento per le cellule di area >1000µ² (vedi figura 5.3).

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Dorsale Ventrale Temporale Nasale

Distribuzione delle cellule totali nei quadranti retinici-Rapaci diurni

GHEPPIO POIANA

(46)

41

Figura 5.3: distribuzione delle cellule totali nei range di area.

Anche la valutazione della densità cellulare in senso temporo-nasale e dorso-ventrale, ha evidenziato una costanza di andamento nelle due specie.

In senso temporo-nasale, possiamo infatti osservare in entrambi i casi un andamento gaussiano: alle due estremità (temporale e nasale) la densità e bassa mentre risulta essere più elevata in posizione centrale (vedi figura 5.4).

Andamento analogo lo possiamo osservare in senso dorso-ventrale: ancora una volta, in posizione centrale, si ha in entrambi i soggetti un picco (vedi figura 5.5). 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 <200 µ² 200-400 µ² 400-600 µ² 600-800 µ² 800-1000 µ² >1000 µ²

Distribuzione cellulare per range di area nei rapaci

diurni

(47)

42

Figura 5.4: andamento delle densità cellulari in senso temporo-nasale nei rapaci diurni.

I pedici fanno riferimento alla sezione studiata. Te: temporale esterno; T i: temporale

interno;

Tc :temporale centrale; Nc: nasale centrale; Ni: nasale intermedio; N e: nasale esterno.

Figura 5.5: andamento delle densità cellulari in senso dorso-ventrale nei rapaci diurni. I

pedici fanno riferimento alla sezione studiata. Te: temporale esterno; T i: temporale

interno;

Tc :temporale centrale; Nc: nasale centrale; Ni: nasale intermedio; N e: nasale esterno.

0 10 20 30 40 50 60 Te Ti Tc Nc Ni Ne

Densità cellulare temporo-nasale Rapaci diurni GHEPPIO POIANA 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 De Di Dc Vc Vi Ve

Densità cellulare dorso- ventrale Rapaci diurni

GHEPPIO POIANA

(48)

43

5.2 Rapaci notturni

Nei rapaci notturni si evidenzia una grande variabilità nel numero totale delle

cellule gangliari: la civetta è la specie che presenta più cellule gangliari mentre il

gufo è la specie che ne presenta meno. Assiolo e allocco mostrano un numero di cellule gangliari abbastanza simili tra loro (vedi figura 5.6).

Figura 5.6: rappresentazione schematica del numero totale di cellule in civetta, assiolo, allocco e gufo.

La valutazione della distribuzione nei quattro quadranti retinici ha evidenziato come in tutti e quattro gli strigiformi sia presente un picco numerico nel quadrante ventrale, ma un diverso andamento negli altri quadranti: civetta e assiolo presentano un andamento della curva di distribuzione delle cellule sovrapponibile, anche se la popolazione cellulare nella civetta è sempre superiore numericamente. Infatti i valori, simili nel quadrante dorsale, dopo il

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

CIVETTA ASSIOLO ALLOCCO GUFO

Numero totale delle cellule a confronto nei rapaci notturni

(49)

44

picco nel quadrante ventrale, subiscono una netta riduzione nel quadrante temporale per poi risalire nel quadrante nasale (vedi figura 5.7).

Figura 5.7: distribuzione delle cellule totali nei quattro quadranti retinici.

Lo studio della distribuzione delle cellule per range di area ha messo nuovamente in evidenza una similitudine tra assiolo e civetta e tra gufo e allocco.

Infatti, ad eccezione delle cellule con area <200 µ², presenti solo nella civetta, una distribuzione cellulare simile è presente nella civetta e assiolo: le cellule con area compresa tra 200 e 400µ² sono le più numerose mentre il numero delle cellule con area maggiore subisce una progressiva riduzione con valori che tendono allo zero per aree con valori maggiori di 800µ².

Allocco e gufo, invece, presentano un andamento più regolare, con un massimo numero di cellule nel range tra 400 e 600µ². La popolazione di cellule con area maggiore di 800µ² sono più numerose rispetto a quanto osservato in assiolo e civetta, rimanendo comunque le meno rappresentate (vedi figura 5.8).

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Dorsale Ventrale Temporale Nasale

Distribuzione delle cellule totali nei quadranti retinici Rapaci notturni

ALLOCCO GUFO ASSIOLO CIVETTA

(50)

45

Figura 5.8: distribuzione delle cellule totali nei range di area.

Lo studio delle densità cellulari evidenzia significative differenze tra i rapaci notturni osservati.

Valutando la densità cellulare in senso temporo-nasale, la curva di distribuzione della densità nella civetta si caratterizza per una brusca riduzione in posizione temporale centrale.

Andamento simile lo si riconosce nell’allocco, in cui la riduzione del valore della densità cellulare si riscontra in posizione nasale intermedia.

Il gufo presenta la minore densità cellulare in tutti i campi retinici, con un andamento piuttosto regolare.

L’assiolo, infine, è la specie che presenta un andamento della curva di distribuzione della densità cellulare più simile a quella riscontrata nei rapaci diurni, caratterizzata da un picco di densità in posizione centrale, (vedi figura 5.9).

La valutazione della densità in senso dorso-ventrale ha evidenziato una maggior densità di cellule in posizione ventrale in tutti i soggetti. In particolare, allocco e

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Distribuzione cellulare per range di area nei

rapaci notturni

(51)

46

assiolo presentano un andamento sovrapponibile, che vede un progressivo incremento della densità cellulare in senso dorso-ventrale.

Il gufo presenta oscillazioni minime dei valori, con il valore maggiore raggiunto in posizione ventrale.

La civetta presenta una netta diminuzione della densità in posizione centrale, dove anche nella curva della densità temporo-nasale si erano evidenziati i valori minimi; inoltre, come negli altri rapaci notturni, abbiamo un incremento della densità in posizione ventrale (vedi figura 5.10).

Figura 5.9:andamento delle densità cellulari in senso temporo-nasale nei rapaci

notturni. I pedici fanno riferimento alla sezione studiata. Te: temporale esterno; T i:

temporale interno; Tc :temporale centrale; Nc: nasale centrale; Ni: nasale intermedio; N e:

nasale esterno. 0 10 20 30 40 50 60 Te Ti Tc Nc Ni Ne

Densità cellulare temporo-nasale Rapaci notturni

(52)

47

Figura 5.10: andamento delle densità cellulari in senso dorso-ventrale nei rapaci

notturni. I pedici fanno riferimento alla sezione studiata. Te: temporale esterno; T i:

temporale interno;Tc :temporale centrale; Nc: nasale centrale; Ni: nasale intermedio; N e:

nasale esterno.

5.3

Confronto tra rapaci diurni e notturni

La bibliografia relativa a dati morfometrici delle cellule gangliari della retina di uccelli rapaci sono praticamente assenti o molto frammentati.

I dati di questo studio evidenziano come i rapaci diurni presentino un minore

numero di cellule gangliari rispetto ai rapaci notturni, ad eccezione del gufo, che

risulta essere la specie con il minor numero di cellule in assoluto. Questo dato potrebbe essere giustificato dalla considerazione che i rapaci notturni, per sopperire alla carenza di luce, necessitino di un maggior numero di cellule gangliari, direttamente responsabili della proiezione dell’immagine registrata a livello retinico sulla corteccia visiva.

In relazione ad una valutazione comparativa sulla distribuzione delle cellule

gangliari nei quattro campi retinici considerati, i valori riscontrati nei soggetti

diurni sono più omogenei rispetti a quelli evidenziati nei soggetti notturni in 0 20 40 60 80 100 De Di Dc Vc Vi Ve

Densità cellulare dorso-ventrale

Rapaci notturni

(53)

48

cui le cellule presenti nel quadrante ventrale sono, ad eccezione del gufo, le più rappresentate.

Per quel che riguarda i dati relativi ai range di area del pirenoforo delle cellule gangliari, mentre nei rapaci diurni le cellule comprese nel range tra 600 e 800µ² sono le più rappresentate, nei rapaci notturni le cellule presentano un pirenoforo più piccolo, risultando le più numerose quelle con area compresa tra 200 e 400µ².

In letteratura non sono presenti studi che mettano in relazione le dimensioni del pirenoforo delle cellule gangliari con la loro funzione nelle specie aviari; vengono invece riportate ipotesi circa un adattamento “meccanico” delle dimensioni del pirenoforo in relazione allo spazio disponibile: per poter incrementare il numero di cellule risulta necessario ridurne le dimensioni. I dati numerici relativi alla valutazione della densità cellulare sono presenti in bibliografia ma, essendo ottenuti da preparazioni di “retinal wholemount”, non sono raffrontabili con quanto riportato in questo studio, in cui i dati sono invece relativi a sezioni trasversali di retina.

Nei rapaci diurni si evidenzia un picco della densità cellulare in posizione centrale, sia alla lettura in senso temporo-nasale che dorso-ventrale, Questo risultato concorda con quanto riportato in letteratura, in cui, in prossimità della fovea, si osserva un incremento della densità cellulare, mentre allontanandosi dalla fovea la densità diminuisce13_{. Essendo i rapaci diurni animali bifoveati, il}

riscontro della maggior densità nella parte centrale della retina può essere giustificato dalla presenza di una fovea centrale maggiormente sviluppata e profonda di quella laterale.

Nei rapaci notturni, invece, la presenza del picco di densità cellulare in posizione temporale confermerebbe la presenza qui dell’unica fovea, mentre la progressiva riduzione del parametro analizzato in direzione nasale potrebbe

(54)

49

essere giustificato dalla conformazione stessa che la “horizontal visual streak” assume negli Strigiformi: non un andamento lineare, ma piuttosto radiale e simmetrico, con variazioni nella densità più graduali4_.

Mentre nei soggetti notturni l’incremento di densità si osserva sempre nei campi retinici ventrali, nei soggetti diurni questo incremento è evidenziabile nei campi retinici centrali.

La maggior quantità di cellule in posizione ventrale riscontrata nei rapaci notturni potrebbe essere messa in relazione con la presenza del tapetum lucidum in posizione dorsale, assente nei rapaci diurni.

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50

6. CONCLUSIONI

Le caratteristiche anatomiche della retina, e in particolare delle cellule gangliari, riscontrate in letteratura e confermate in questo studio, rappresentano un adattamento dell’organismo alle attitudini etologiche di questi rapaci.

In particolare, nei rapaci diurni gli occhi posizionati lateralmente associati, a livello retinico, alla presenza di due fovee e di una “horizontal visual streak” ben sviluppata, sarebbero direttamente correlabili allo stile di caccia e all’ambiente in cui essi vivono: la fovea temporale è dedicata infatti alla visione binoculare, quella centrale alla visione monoculare; la presenza di entrambe, quindi, permette a questi rapaci di avere una migliore percezione della distanza e della velocità delle prede, che catturano dopo un periodo di osservazione; caratteristico il “volo a spirito santo” di alcuni esemplari, tra cui la poiana.

Viceversa, i rapaci notturni presentano occhi frontali con pupille molto ampie e, nella retina, una sola fovea temporale, relativa a una visione binoculare, e una meno definita “horizontal visual streak“.

La diversa organizzazione delle cellule gangliari nei distretti retinici a livello della fovea e dell’“horizontal visual streak“ potrebbe essere anche giustificata dalla “terrain theory” avanzata da Hughes18_{, secondo cui la topografia retinica è}

strettamente correlata alle caratteristiche dell’habitat degli animali. Secondo tale teoria i predatori diurni, che vivono e cacciano principalmente in spazi aperti dominati dall’orizzonte, presentano un notevole sviluppo della “horizontal

visual streak”, che si sovrappone all’orizzonte stesso, permettendo loro di avere

una migliore visione panoramica e stereoscopica. I predatori notturni, che tendono invece a cacciare al buio o comunque in condizioni di scarsa luminosità, il fattore “orizzonte” perde importanza e l’anatomia stessa della “horizontal visual streak” si modifica in questo senso.

(56)

51

7. ALLEGATO I

7.1 Rapaci diurni

Poiana (Buteo buteo) Lunghezza: 53 cm.

Apertura alare: 117-137 cm.

Peso: 600-1400 gr.

Alimentazione: piccoli mammiferi, uccelli, anfibi, rettili. Può cacciare nel bosco o in spazi aperti.

Due sono le tecniche di caccia utilizzate: può appostarsi su alberi, tralicci, pali e osservare l’ambiente fino a che non individua la preda, oppure la osserva dall’alto con la tecnica del volo dello “spirito santo”, per poi avventarsi in picchiata su di essa. La cattura avviene esclusivamente sul terreno.

Gheppio (Falcus tinnunculus) Lunghezza: 30-34 cm.

Apertura alare: 60-75 cm.

Peso: 120-280 gr.

Alimentazione: caccia soprattutto in spazi

aperti con vegetazione bassa; predilige piccoli roditori, lucertole, piccoli uccelli e serpenti.