I nuovi neuroni ippocampali apprendono grazie a una guida inibitoria
DIANE RICHMOND
NOTE
E NOTIZIE - Anno X – 10 marzo 2012.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind
& Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a
fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta
settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in
corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento rientra negli
oggetti di studio dei soci componenti lo staff
dei recensori della Commissione
Scientifica della Società.
[Tipologia del testo:
RECENSIONE]
Da
quando è stata scoperta la neurogenesi
nel cervello dei mammiferi adulti, sono stati compiuti progressi notevoli nella
conoscenza degli eventi cellulari e molecolari che riguardano le cellule
neoprodotte nelle tre sedi principalmente indagate: il giro dentato
dell’ippocampo, la zona sub-ependimale nella parete dei ventricoli cerebrali e
il bulbo olfattivo. Un particolare interesse ha suscitato la neurogenesi continua che avviene nel giro dentato ippocampale, in quanto strettamente legata
alla capacità di apprendere e, in particolare, alla continua formazione di
nuove memorie derivanti dalla percezione dell’ambiente esterno. Il destino di
queste cellule continuamente neoprodotte sembra dipendere dalla loro utilità
nella formazione di nuove tracce funzionali dell’esperienza, perché se non
reclutate dalla necessità fisiologica di apprendere, dopo un po’ di tempo
muoiono; viceversa, in presenza di stimoli adeguati, si specializzano maturando
funzioni che le rendono partecipi dell’attività delle popolazioni neuroniche
circostanti, in un collegamento in rete che salva loro la vita, allo stesso
tempo contribuendo alla formazione delle memorie future [Cfr.
I nuovi neuroni sono
tenuti in vita dall’apprendimento (nella sezione “IN CORSO”)].
Si
comprende quanto sia affascinante lo studio volto a scoprire i processi che
pongono in relazione, attraverso la formazione di sinapsi, le nuove cellule con
l’organizzazione funzionale già presente, con i suoi codici di senso e la sua
architettura di priorità. Un nuovo studio condotto da Fred Gage e collaboratori,
fornisce un contributo in tal senso (Li Y., et al.
Development of GABAergic inputs controls the
contribution of maturing neurons to the adult hippocampal network. Proceedings of the National Academy of Science USA [Published online
before print doi:10.1073/pnas.1120754109], 2012).
Gli autori provengono dai Laboratory of Genetics and
Systems Neurobiology Laboratories, The Salk Institute for Biological Sciences,
La Jolla, California, USA.
Nella
continua genesi di nuove cellule nervose che si verifica nel giro dentato dell’ippocampo dei mammiferi
adulti, si è accertato che le nuove cellule granulari sono necessarie per vari aspetti dell’apprendimento e
della memoria. Nella tradizionale descrizione anatomica della struttura
microscopica del giro dentato si distingue uno strato superficiale o molecolare,
uno strato intermedio o granuloso ed uno profondo, volto verso la terza lamina dell’ippocampo, o strato delle cellule polimorfe. Lo strato granuloso è così detto perché
ricco di cellule granulari o granuli, simili a quelli del IV strato
della corteccia cerebrale. I granuli
del giro dentato presentano dendriti a ciuffo diretti verso lo strato
superficiale e neuriti che, attraversando lo strato profondo, raggiungono le
cellule piramidali ammoniche del terzo strato dell’ippocampo. Circa lo sviluppo
anatomico e fisiologico degli inputs
sinaptici diretti ai nuovi elementi cellulari in maturazione si sa poco, e ciò
limita la possibilità di comprendere il modo in cui i nuovi granuli intervengono nella cognizione e,
in ultima analisi, nei processi cognitivi umani.
I
collaboratori di Fred Gage hanno impiegato la fotostimolazione per studiare la durata temporale richiesta ad impulsi inibitori anatomicamente isolati per
svilupparsi su granuli neoprodotti in fase di maturazione. I dati ottenuti sono
stati confrontati con gli esiti di una simulazione realizzata mediante un
modello computazionale: lo sviluppo graduale dell’inibizione nel modello artificiale era
sufficiente per guidare
l’apprendimento di nuove informazioni nei neuroni
neoprodotti.
Successivamente,
i ricercatori sono riusciti a convalidare le osservazioni elaborate mediante il
modello computazionale, studiando specificamente il ruolo dell’inibizione sui giovani granuli in sezioni sottili di
ippocampo (slice physiology).
Infatti, Yan Li e gli altri collaboratori di Gage, hanno dimostrato che, in
questi preparati, l’inibizione
regola la probabilità di attivazione delle nuove cellule
granulari e modula la loro plasticità.
In
conclusione, dal complesso dei dati rilevati e delle evidenze emerse, per il
cui dettaglio si rimanda alla lettura del lavoro originale, si evince che la
particolare e specifica
connettività che
contraddistingue le cellule granulari immature è alla base di un ruolo diverso
da quello degli omologhi maturi già presenti nel circuito cognitivo del giro
dentato e, probabilmente, è in queste caratteristiche esclusive che si deve
cercare la base cellulare e molecolare di molti dei ruoli proposti per questi
neuroni nell’ambito delle funzioni cognitive dell’ippocampo.
L’autrice della nota ringrazia il
Presidente della Società Nazionale di Neuroscienze, Giuseppe Perrella, con il
quale ha discusso l’argomento trattato, ringrazia la dottoressa Isabella
Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle numerose recensioni
di lavori di argomento connesso che compaiono nelle “Note e Notizie”
(utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA” del sito).