LA NEUROGENESI ADULTA
INDUCE PLASTICITÀ
SINAPTICA
La neurogenesi nel sistema nervoso centrale dei vertebrati adulti continua ad impegnare la ricerca che ne indaga il ruolo fisiologico studiando sia i meccanismi che la regolano sia i processi che sono influenzati dai neuroni neoprodotti. I risultati ottenuti fino ad oggi cominciano a chiarire molti aspetti della genesi di nuove cellule nervose che ha luogo nelle pareti ventricolari, nel giro dentato dell’ippocampo e nel bulbo olfattivo (si veda, ad es.: Note e Notizie 18-10-08 La neurogenesi continua ha ruoli diversi)[1].
In particolare è stato studiato il ruolo, in
funzione della memoria legata al senso dell’olfatto, del continuo inserimento
di cellule neonate del tipo morfologico dei granuli[2]
nei circuiti del bulbo olfattivo. Sebbene
l’importanza dei granuli neoprodotti per il mantenimento della funzione
sensoriale sia stata sufficientemente provata e definita in alcuni suoi
aspetti, i meccanismi mediante i quali si perviene a questo risultato sono
ancora ignoti. Uno di tali meccanismi sembra essere stato individuato da Lledo
e collaboratori del Laboratorio per la Percezione e la Memoria dell’Istituto
Pasteur del CNRS di Parigi (Nissant A., et al. Adult neurogenesis promotes
synaptic plasticity in the olfactory bulb. Nature
Neuroscience 12, 728-730, 2009).
I ricercatori hanno accertato che i granuli neonati hanno proprietà sinaptiche speciali che probabilmente svolgono un ruolo importante nella plasticità della struttura bulbare.
Sulla base di una messe notevole di dati emersi da precedenti studi, si ritiene che la modificazione della forza dell’input eccitatorio che attiva i granuli sia in grado di modificare significativamente l’elaborazione olfattiva, perché agisce sull’inibizione a feedforward che queste cellule forniscono alle vie in uscita dal bulbo olfattivo.
Per indagare se le proprietà delle sinapsi formate sui granuli neonati possono rinforzare tale plasticità, i ricercatori hanno marcato le cellule generate de novo con un lentivirus esprimente una proteina fluorescente verde, ed hanno registrato le loro risposte all’input eccitatorio a diversi stadi di maturazione (a 2, 8 e 12 settimane dall’iniezione lentivirale).
Lledo e i suoi collaboratori hanno poi esaminato separatamente la risposta sinaptica a tre distinti inputs glutamatergici, due erogati in zone prossimali ed uno all’estremità distale.
E’ emerso che soltanto la stimolazione -costituita da treni di scariche theta- di uno specifico insieme di sinapsi eccitatorie prossimali nello strato dei granuli, era in grado di generare LTP[3] nei granuli post-sinaptici riceventi.
Con la maturazione dei neuroni la capacità di queste sinapsi di generare LTP si riduceva, ed era del tutto assente nei granuli maturi.
Il prosieguo della sperimentazione ha dimostrato che l’LTP generato dalle sinapsi dei granuli immaturi richiedeva un innalzamento della concentrazione intracellulare di Ca2+ , ma non un aumento dell’attività NMDA di queste cellule. Sorprendentemente è risultato che il mantenimento di questo LTP dipendeva da variazioni nel terminale presinaptico dovute a processi attuati con meccanismi ancora sconosciuti.
Si spera che il prosieguo della ricerca in questo campo dia risposta a questo interrogativo: in che modo l’arrivo di nuovi neuroni nei circuiti maturi cambia la probabilità del rilascio di glutammato da specifici terminali presinaptici?
Concludendo, lo studio di Lledo e colleghi dimostra che i granuli neonati esprimono proprietà plastiche uniche, che si perdono quando questi neuroni completano la maturazione: proprio a questa particolarità fisiologica dello stato immaturo si deve la specificità del contributo all’apprendimento olfattivo.
L’autrice
della nota, che invita i visitatori del sito a cercare nelle “NOTE E NOTIZIE”
le numerose recensioni di argomento connesso, ringrazia la dottoressa Isabella
Floriani per la correzione della bozza.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
[1] Si invita a scorrere l’elenco delle nostre “Note e Notizie”
per consultare le numerose recensioni di lavori sulla neurogenesi nel cervello
post-natale.
[2] Di qui in poi, gli interneuroni di forma granulare del
bulbo olfattivo saranno chiamati semplicemente “granuli”.
[3] Ricordiamo al lettore non specialista che il potenziamento di lungo termine o LTP
(da long term potentiation), che
rappresenta la più importante forma di plasticità sinaptica indotta da attività
e si ritiene costituisca la base principale della memoria cellulare dei neuroni, fu descritto inizialmente in vivo nelle sinapsi eccitatorie del
giro dentato dell’ippocampo di coniglio come persistenza dell’attività
sinaptica (Bliss e Lømo, 1973; Bliss e Gardner-Medwin, 1973). Fu poi dimostrato
il ruolo chiave dei recettori NMDA
del glutammato nell’innesco del fenomeno di attività protratta: l’unico
requisito per generare LTP sembrava essere l’attivazione dei recettori NMDA da
parte del glutammato durante la depolarizzazione post-sinaptica. Infatti gli
NMDA mostrano una forte dipendenza dal voltaggio a causa del blocco dei loro
canali da parte del catione magnesio extracellulare a voltaggi negativi, col
risultato di contribuire poco alla risposta post-sinaptica durante la
trasmissione di bassa frequenza. Ma, quando la cellula è depolarizzata, il
magnesio si dissocia dai suoi siti di legame all’interno dei canali dei
recettori NMDA, consentendo al Ca2+ (come al Na+) di
entrare nelle spine dendritiche: il conseguente innalzamento del Ca2+ intracellulare è necessario e
sufficiente per avviare un LTP (Collingridge et al., 1983; numerose
conferme fino ad oggi). Successivamente è stato proposto un modello
sinaptico della memoria dell’ippocampo basato sul potenziamento di lungo
termine (Bliss e Collingridge, 1993). Nei 15 anni successivi molti studi hanno
definito le caratteristiche di LTP non dipendenti da NMDA, presenti nelle
sinapsi delle fibre muscoidi dell’ippocampo con le cellule piramidali, in
quelle delle fibre parallele con i neuroni di Purkinje del Cervelletto, in
quelle delle fibre cortico-talamiche, ecc.
Attualmente si ritiene che l’LTP si possa
verificare in tutte le sinapsi
eccitatorie dell’encefalo dei mammiferi e sulla base di evidenze
sperimentali si crede che sia implicato in una estesa gamma di funzioni, oltre all’evidente ruolo nella memoria e nell’apprendimento.