Rivelata organizzazione del nucleo del rafe dorsale collegato a emozioni
GIOVANNI ROSSI
NOTE
E NOTIZIE - Anno XI – 21 settembre 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]
Il nucleo del rafe dorsale è un aggregato di neuroni mesencefalici prevalentemente serotoninergici posti in prossimità della linea mediana e considerati parte della colonna mediana dei nuclei reticolari del tronco encefalico che si estende dal bulbo, attraverso il ponte, fino al mesencefalo, cui si dà anche il nome collettivo di nuclei del rafe. Molte delle cellule nervose all’interno di questa colonna di materia grigia contengono serotonina e si descrivono raggruppandole in 9 insiemi indicati con una sigla progressiva che va da B1 a B9. I neuroni del nucleo del rafe dorsale corrispondono in gran parte all’aggregato B7. Le cellule serotoninergiche reticolari inviano sottili ma estese ramificazioni che sembrano interessare tutto l’encefalo, ma i singoli segmenti della colonna mediana hanno rivelato connessioni specifiche e caratteristiche. Dal nucleo del rafe dorsale specifici sottogruppi di neuroni inviano proiezioni elettive e circoscritte a definite regioni della corteccia frontale, parietale e occipitale, e ad aree della corteccia del cervelletto; altre fibre sono inviate al caudato e al putamen. Gli assoni serotoninergici discendenti sono inviati al locus coeruleus, al nucleo tegmentale dorsale e agli altri nuclei reticolari.
Da un punto di vista fisiologico, è noto che il nucleo del rafe dorsale controlla la neurotrasmissione serotoninergica nel proencefalo, influenzando lo sviluppo degli stati emozionali. Vari studi hanno implicato la neurotrasmissione inibitoria all’interno di questo nucleo nella regolazione degli stati legati ai cicli sonno/veglia e nello sviluppo degli stati ansiosi e del comportamento aggressivo.
Mariano
Soiza-Reilly e colleghi hanno condotto uno studio morfo-funzionale del nucleo,
che ha consentito loro di individuare e descrivere delle triadi nell’architettura
sinaptica, responsabili della regolazione
interna dell’attività (Soiza-Reilly M., et al., Presynaptic gating of excitation in the dorsal raphe nucleus by
GABA. Proceedings of the
National Academy of Science USA [Epub ahead of print doi:10.1073/pnas.1304505110], 2013).
Lo studio è stato edito da Thomas S.
Reese (NIH, Bethesda, USA) e la provenienza degli autori è la seguente:
Department of Anesthesiology, Perioperative and Pain Medicine, Boston Children’s
Hospital, Boston, MA (USA); Department of Anesthesia, Harvard Medical School,
Boston, Ma (USA); Pain Management Research Institute, Kolling Institute of
Medical Research, Northern Clinical School, University of Sydney, Sydney
(Australia).
I ricercatori, per cercare di comprendere il modo in cui i neuroni inibitori GABAergici esercitano la loro azione, regolando l’attività del nucleo del rafe dorsale, hanno analizzato nel dettaglio la configurazione e l’organizzazione degli assoni, sia dei neuroni eccitatori rilascianti glutammato sia di quelli che esercitano l’inibizione mediante l’acido γ-aminobutirrico o GABA. Lo studio è stato condotto nel ratto, impiegando una tecnica di immunofluorescenza di alta risoluzione, la array tomography (AT) e metodi elettrofisiologici.
La AT è un recente strumento di indagine per rappresentare in immagini l’architettura molecolare e l’ultrastruttura dei circuiti neuronici, consistente in un metodo microscopico volumetrico basato sulla sezione seriale ultrasottile, ottenuta mediante ultramicrotomo, di tessuto incluso in uno specifico preparato plastico, disposto in successioni ordinate e colorato istologicamente per l’osservazione. Le pile di immagini bidimensionali ottenute possono dar luogo ad una ricostruzione tridimensionale mediante computer per la visualizzazione spaziale delle reti nella loro reale disposizione all’interno del cervello, e per l’analisi quantitativa[1].
Questa analisi ha presentato un quadro inaspettato ed estremamente preciso in termini di architettura sinaptica: un terzo o più degli assoni inibitori contenenti vescicole GABA è organizzato a formare delle triadi sinaptiche, con un assone eccitatorio glutammatergico ed un comune target post-sinaptico. In particolare, le terminazioni GABA-ergiche presinaptiche e i bottoni contenenti glutammato spesso decorrono appaiati, con una insolita continuità, e poi vanno a convergere su un singolo neurone post-sinaptico comune.
Le registrazioni elettrofisiologiche hanno dimostrato che la regolazione inibitoria del rilascio del glutammato all’interno del nucleo del rafe dorsale, da parte delle cellule rilascianti GABA, avviene con una modalità “a varco” che agisce al livello pre-sinaptico sui neuroni eccitatori glutammatergici. Il sistema funziona grazie ad una combinazione di effetti mediati dai recettori GABA-A e GABA-B.
La sperimentazione nel suo complesso, per il cui dettaglio si rimanda alla lettura del testo del lavoro originale, ha rivelato che l’organizzazione in triadi sinaptiche GABA/glutammato costituisce un elemento comune dell’architettura cellulare a reti che compone la trama neuronica del nucleo e presenta ovunque la capacità potenziale di regolare la componente eccitatoria all’interno dell’aggregato neuronico.
L’autore della nota invita alla
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[1] Si veda Kristina D. Micheva, et al., Array Tomography:
High-Resolution Three-Dimensional Immunofluorescence. Cold Spring Harbor Protocols, CSHL Press, Cold Spring Harbor, New
York, USA, 2010; Micheva K. D. and Smith S. J., Neuron (2007), Jul 5; 55(1):
25-36.