Provata una sorprendente plasticità corticale in vivo   

 

 

DIANE RICHMOND

 

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XI – 19 gennaio 2013.

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]

 

Lo sviluppo embrionario del sistema nervoso centrale e la maturazione post-natale del cervello dei mammiferi, costituiscono ancora uno dei settori di indagine più affascinanti della ricerca neuroscientifica. I meccanismi molecolari che controllano i processi mediante i quali gli elementi cellulari progenitori generano la normale gamma dei sottotipi neuronici del cervello adulto, cominciano ad essere compresi, così come si comincia a comprendere come i neuroni indifferenziati acquisiscono durante la corticogenesi la loro specifica identità.

Finora non è stato però stabilito con certezza se le cellule nervose cerebrali post-mitotiche, ossia quelle che sono differenziate al punto da aver perso la capacità di dividersi, possono cambiare la propria identità citofisiologica negli stadi avanzati del processo differenziativo.

Per risolvere questo problema, Andreas De la Rossa e vari colleghi, fra i quali Denis Jabaudon e Camilla Bellone, hanno impiegato un nuovo sistema per la manipolazione dell’espressione genica in vivo, che ha consentito loro di ottenere risultati di notevole evidenza (De la Rossa A., et al. In vivo reprogramming of circuit connectivity in postmitotic neocortical neurons. Nature Neuroscience [Epub ahead of print doi:10.1038/nn.3299], 2013).

La provenienza degli autori dello studio è la seguente: Dipartimento di Neuroscienze di Base, Università di Ginevra (Svizzera); Dipartimento di Neuroscienze di Fondamentali, Università di Losanna (Svizzera); Istituto di Clinica Neurologica del Policlinico, Università di Ginevra (Svizzera).

Per verificare la possibilità di cambiare identità cellulare, sono stati presi in considerazione i neuroni spinosi del IV strato della corteccia del topo, ossia cellule prevalentemente deputate alla ricezione dell’informazione nervosa proveniente dall’esterno, cioè dalle strutture grigie sottocorticali, e i neuroni piramidali presenti nella fascia corticale definita “strato quinto B” (VB o 5B) dai quali origina il messaggio elettrico che, sintetizzando tutta l’elaborazione corticale, costituisce l’informazione in uscita responsabile della guida cognitiva del comportamento. In altre parole, due tipi di neuroni ritenuti agli antipodi per ruolo fisiologico.

Questo tipo di scelta ha messo i ricercatori al riparo da possibili problemi nell’estensione dei risultati ai mammiferi superiori, e in particolare ai primati, uomo compreso. Ricordiamo, infatti, che la tipica neocorteccia umana “eulaminata” in sei strati strutturalmente omogenei che le sono valsa la definizione di isocortex, presenta notevoli differenze morfo-funzionali con la citoarchitettonica dei roditori. L’organizzazione strutturale del pallio cerebrale delle scimmie antropomorfe è molto vicina alla nostra, ma fra i primati e i roditori, oltre ad un diverso grado di complessità, ad un numero incomparabilmente superiore di neuroni e tipi cellulari nei primati, vi sono differenze funzionali che possono inficiare un ragionamento comparativo basato sulla semplice omologia anatomica. Ad esempio, nella corteccia frontale dei roditori nessuna delle due aree di recezione delle fibre provenienti dal talamo, contiene un IV strato di tipo granulare chiaramente definito come nei primati: per questo ed altri dati simili è stata contestata la tradizionale omologia funzionale fra la corteccia prefrontale mediale (dorsale) del ratto e la corteccia prefrontale laterale della scimmia[1]. I due tipi di neuroni scelti dai ricercatori svizzeri presentano un preciso ed inconfondibile equivalente fisiologico nella corteccia di tutti i mammiferi.

In particolare, l’input assonico talamo-corticale, come quello che dal nucleo medio-dorsale[2] va alla corteccia prefrontale, termina prevalentemente sui neuroni spinosi della lamina corticale 4, o IV strato della corteccia, mentre l’output assonico, prevalentemente costituito dai fasci cortico-bulbari e cortico-spinali, origina prevalentemente dai neuroni piramidali di proiezione della lamina corticale 5B, o parte B del V strato della corteccia cerebrale: De la Rossa e colleghi hanno cercato di riprogrammare nel topo, dopo la nascita, e in particolare durante la prima settimana di vita, i neuroni spinosi del IV strato come neuroni piramidali di proiezione del V.

Il metodo elettrochimico sviluppato dai ricercatori per manipolare rapidamente l’espressione genica dei neuroni in vivo, è stato applicato per consentire, nei neuroni spinosi del IV strato, l’espressione ectopica del fattore di trascrizione, specifico dei neuroni di output della lamina 5, Fezf2.

L’espressione di Fezf2 nelle cellule nervose recettive ha determinato un esito veramente drammatico: l’identità molecolare, la morfologia, la fisiologia e la connettività funzionale in entrata e in uscita dei neuroni spinosi, diventava quella delle cellule piramidali di proiezione.

I risultati della sperimentazione, per il cui dettaglio (inclusa la nuova tecnica elettrochimica di invio del gene in vivo per la rapida manipolazione dell’espressione genica) si rimanda al testo dell’articolo originale, hanno rivelato un alto grado di plasticità nell’identità post-mitotica dei neuroni neocorticali ed hanno fornito una prova di principio per il re-engineering post-natale in vivo di specifici microcircuiti neurali.

 

L’autrice ringrazia il professor Giovanni Rossi per la collaborazione alla stesura del testo e invita alla lettura delle recensioni di lavori di argomento connesso che compaiono nelle “Note e Notizie” (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA” del sito).

 

Diane Richmond

BM&L-19 gennaio 2013

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

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[1] Preuss T. M., J. Cognit. Neurosci 7, 1-24, 1995.

[2] Nei primati, ma non nei roditori, questo nucleo presenta una componente mediale magnocellulare ed una laterale parvocellulare, considerate una tipica espressione del più alto grado di evoluzione.