SPECIFICITA’ NELLE
PROIEZIONI DELL’IPPOCAMPO
La Daphnia magna è un animaletto classificato fra i
crostacei, che si comporta come femmina partenogenetica generando cloni di se
stessa. Il neurone gangliare di ogni singolo ommatidio del suo occhio composto,
presenta terminazioni sempre diverse, costituendo uno degli esempi preferiti da
Gerald Edelman per illustrare la variabilità individuale intrinseca in ogni
sistema nervoso, ed espressa fino al singolo neurone di organismi geneticamente
uguali. L’illustrazione della nostra copertina mostra sei esemplari
virtualmente identici di Daphnia, accanto ai quali sono riprodotte le
ramificazioni dei rispettivi assoni.
All’estremo opposto abbiamo strutture neuroanatomiche
macroscopiche, come quelle del cervello dei mammiferi, pressoché identiche in
tutti gli individui di una specie, alle quali fa riscontro il cosiddetto hardwiring,
che consiste in uno schema di collegamento fondamentale, fisso e con alto grado
di specificità fra aree, moduli e strutture.
Fra questi due estremi c’è tutta la gamma delle reti
neuroniche, modellate da regole e processi ancora in gran parte ignoti. Al
livello istologico, la conformazione di ogni piccola area può essere
considerata come la risultante dell’equilibrio fra due spinte contrapposte,
quella che tende alla variazione e quella che impone vincoli biologici di conservazione. La prima
fornisce repertori di neuroni e prolungamenti cellulari, fra i quali
sopravvivono i più adatti per effetto di processi selettivi che intervengono
durante lo sviluppo e nella vita adulta; la seconda impone, come limiti
invalicabili, i vantaggi consolidati filogeneticamente.
Numerosi gruppi indagano i processi e i meccanismi
molecolari che assicurano la specificità dei collegamenti, nonostante la
variabilità dei repertori. Fumikazu Suto e colleghi del laboratorio di Hajime
Fujisawa a Nagoya, per il “21st Century COE Program”, hanno condotto una
ricerca volta ad accertare i meccanismi molecolari che determinano la precisa
proiezione delle fibre muscoidi dell’ippocampo nello strato
lucido.
La lamina più prossimale della porzione soprapiramidale di
CA3 dell’ippocampo prende il nome di stratum lucidum o strato lucido, e
rappresenta la sede anatomica preferenziale per la formazione delle sinapsi delle
fibre muscoidi ippocampali. I meccanismi molecolari che governano la
delimitazione a tale strato delle terminazioni della telodendria muscoide, non
erano noti alla comunità neuroscientifica fino alla pubblicazione dei risultati
di questa ricerca sul fascicolo di Neuron dello scorso 15 febbraio (Fumikazu Suto et al. Interactions between Plexin-A2,
Plexin-A4, and Semaphorin 6A Control Lamina-Restricted Projection of
Hippocampal Mossy Fibers. Neuron 53, 535-547, 2007).
Gli autori hanno esaminato lo schema di proiezione delle fibre muscoidi ippocampali, in topi mutanti per i recettori della semaforina plexin-A2 e plexin-A4, e il loro ligando, cioè la semaforina transmembrana Sema6A.
La sperimentazione ha dimostrato che la deficienza di plexin-A2
causa uno spostamento delle fibre muscoidi dalle aree soprapiramidali a quelle
intra- ed infrapiramidali, mentre il difetto del gene plexin-A4
determina un’impropria distribuzione degli assoni muscoidi in tutta la regione
CA3 dell’ippocampo.
I ricercatori giapponesi hanno poi dimostrato che il
fenotipo dovuto al deficit di plexin-A2 era geneticamente soppresso dalla
perdita di funzione di Sema6A.
Sulla base di tali risultati, Fumikazu Suto e i suoi collaboratori
propongono un plausibile modello del processo che controlla la specifica
terminazione nello strato lucido: l’espressione di plexinA4 sulle fibre
muscoidi, impedisce loro di entrare nell’area soprapiramidale di CA3 che
esprime Sema6A, e le restringe alla parte più prossimale, dove l’attività
repulsiva di Sema6A è attenuata dall’espressione di plexin-A2.
Se questi risultati saranno confermati, si potrà dire che è
stato compiuto un altro piccolo passo nella conoscenza dei processi che
regolano la specificità nei collegamenti fra reti di neuroni nel cervello.
L’autore
della nota ringrazia Nicole Cardon con la quale ha condotto la revisione
bibliografica che ha portato alla scelta del lavoro recensito.