UN NUOVO RUOLO PER LA NEUROGENESI NEL CERVELLO ADULTO

Le recensioni dei lavori proposte nelle nostre “Note e Notizie” degli ultimi anni, documentano bene l’intensa attività di ricerca sul ruolo fisiologico della neurogenesi nel cervello adulto e consentono di ricavare un quadro generale dello stato di avanzamento delle conoscenze[1]. I risultati finora ottenuti hanno gettato luce sulle principali caratteristiche della genesi di nuovi neuroni nelle pareti ventricolari, nel giro dentato dell’ippocampo e nel bulbo olfattivo, con alcune caratterizzazioni locali quali la cronologia della nascita in relazione alla formazione e alla distinzione di nuove memorie ippocampali o il rinnovo del pool sensoriale nella struttura cruciale per la discriminazione degli odori. Ma è evidente che si è solo all’inizio di un lungo percorso che, è facile prevedere, riserverà non poche sorprese.

Ora un team del Laboratory of Genetics, Salk Institute for Biological Studies, La Jolla, guidato da Fred Gage[2], ha studiato l’intervento delle cellule nervose neoprodotte nel giro dentato in una funzione cognitivo-percettiva nota come spatial pattern separation, consistente in un processo che crea rappresentazioni neurali distinte per configurazioni spaziali contigue ed analoghe, in modo da consentire all’animale di distinguerle nella propria memoria in base ad un valore di senso (Clelland C. D. et al. A functional role for adult hippocampal neurogenesis in spatial pattern separation. Science 325, 210-213, 2009).

I ricercatori hanno distrutto i neuroni neonati in topi di 8 settimane mediante raggi X a basso dosaggio focalizzati sulla regione dell’ippocampo. Dopo due mesi i topi sono stati esercitati in una prova di riconoscimento di uno di due bracci di un labirinto radiale e le loro prestazioni sono state confrontate con quelle di roditori di controllo non sottoposti all’irradiazione. Le prestazioni dei topi privi delle nuove cellule ippocampali apparivano pressoché identiche a quelle dei topi allo stato naturale, quando i due bracci del labirinto da distinguere erano fra loro distanti[3], ma quando erano vicini il numero degli errori dei roditori irradiati era notevolmente più alto.

Un secondo tipo di esperimenti è stato condotto mediante una prova di discriminazione spaziale che impiegava un touch screen con cinque pannelli, due dei quali apparivano sollevati rispetto agli altri. I topi dovevano riconoscere il pannello giusto fra i due rialzati, in base a quanto avevano precedentemente appreso. Le prestazioni dei topi sottoposti a raggi X sono risultate inferiori a quelle del gruppo di controllo solo quando i due pannelli rialzati da distinguere erano separati da un solo pannello non sollevato.

I risultati di questi due tipi di prove indicano che, in assenza del supporto funzionale dei neuroni prodotti dopo la nascita, il processo di spatial pattern separation è notevolmente compromesso.

Seguendo una pratica divenuta quasi routine in questo tipo di studi, i ricercatori hanno verificato mediante un esperimento separato che la perdita del contributo fisiologico delle cellule neoprodotte nel giro dentato dell’ippocampo non altera l’apprendimento spaziale.

I risultati di esperimenti realizzati eliminando i neuroni neonati mediante procedure di irradiazione, sollevano spesso dubbi e critiche per il possibile prodursi di effetti aspecifici dovuti all’azione dei raggi X, pertanto i ricercatori hanno provato a verificare gli esiti fin qui ottenuti mediante una diversa metodologia sperimentale.

In questo caso per inibire la neurogenesi è stato impiegato un metodo genetico, naturalmente congeniale a un team di genetisti: in un gruppo di topi è stata espressa nei neuroni dell’ippocampo una forma negativa dominante di Wnt, una proteina che ha un ruolo cruciale nella produzione di nuove cellule nervose dopo la nascita. In tal modo si è avuta la riduzione di circa il 50% della quota di neuroni ippocampali generati dopo la nascita.

La ripetizione degli esperimenti condotti con il labirinto radiale ha riprodotto anche in questo caso il profilo dei risultati ottenuti con l’irradiazione selettiva: le difficoltà dei topi con un ridotto patrimonio di nuovi neuroni si verificavano solo nella distinzione fra bracci fra loro prossimi, ossia quando era richiesto un processo di fine discriminazione spaziale delle figure percepite e memorizzate.

In conclusione si può osservare che i risultati della sperimentazione indicano che le cellule nervose dell’ippocampo nate nell’età adulta hanno un ruolo nel processo di spatial pattern separation, in particolare quando la prova richiede notevole precisione spaziale come nel caso della distinzione fra elementi analoghi contigui. Inoltre, se la riduzione del 50% dei nuovi neuroni è sufficiente a compromettere la prestazione, è probabile che vi sia una quota minima necessaria di cellule generate in età adulta per assicurare questo ruolo funzionale.

L’autrice della nota ringrazia Giuseppe Perrella, presidente della Società Nazionale di Neuroscienze, col quale ha discusso l’argomento trattato, e la dottoressa Floriani per la correzione della bozza.

Nicole Cardon

BM&L-Settembre 2009

www.brainmindlife.org

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

[1] Si raccomanda la lettura delle nostre recensioni sull’argomento, perché le rassegne divulgative sono spesso limitate quasi esclusivamente agli aspetti che costituiscono l’oggetto di ricerca degli stessi autori, e le più organiche e complete trattazioni di tipo manualistico, per i tempi di edizione richiesti da tali opere, difficilmente possono essere al passo con la rapida evoluzione delle conoscenze.

[2] Fred Gage è fra i ricercatori che per primi hanno riscontrato la presenza di neurogenesi post-natale nel cervello umano, dopo che il fenomeno era stato riconosciuto nelle strutture encefaliche di altri vertebrati adulti. Ricordiamo che l’avvio di tutti questi studi si deve alla scoperta da parte di Fernando Nottebom della produzione di nuovi neuroni cerebrali negli uccelli, in relazione all’apprendimento del canto.