Dare un senso ai sensi del pesce zebra
Stabilita l'innervazione sensoriale degli organi, la fornitura di nervi ad una parte del corpo è fondamentale per il comportamento, la sopravvivenza e la qualità della vita. Sebbene molte ricerche su tematiche correlate si siano concentrate sullo sviluppo embrionale, non si è giunti che ad una comprensione relativamente limitata delle dinamiche a lungo termine dell'innervazione degli organi. Il progetto Sensory innervation ("Establishment and refinement of sensory innervation in the lateral-line system of the zebrafish") intendeva colmare tale lacuna nel campo del sapere. Il primo passo verso il conseguimento di tale obiettivo si basa sull'apprendimento di quali ruoli svolgano l'attività neuronale e l'architettura degli organi sensoriali nel modo in cui si diramano i neuroni. Questa arborizzazione neuronale è dettata da segnali di guida dei neuriti verso gli obiettivi previsti, con una distribuzione spaziale delle cellule di destinazione. Tenuto conto delle difficoltà varie sorte dallo studio di tali processi negli esseri umani, la ricerca ha innanzitutto stabilito che gli organi sensoriali dei vertebrati offrono un eccellente modello di analisi del modo in cui l'innervazione degli organi è stabilita e mantenuta. I ricercatori dell'innervazione sensoriale hanno quindi scelto la linea laterale meccanosensoriale del pesce zebra come sistema modello. La linea laterale, la struttura e la fisiologia di tali pesci sono le stesse di quelle dell'orecchio interno dei mammiferi, è un organo funzionale sofisticato ma anatomicamente semplice a livello meccanosensoriale. È formato da un'unità di detti neuromasti, costituita da un nucleo di cellule ciliate meccanosensoriali innervate da almeno due neuroni afferenti, che conduce gli impulsi al cervello o al midollo. Le cellule ciliate sono in grado di rigenerare e re-innervare in fretta, anche dopo che i neuromasti sono completamente sviluppati. Questo semplice modello di arborizzazione dei neuroni sensoriali permette di studiare i processi in vivo, per lunghi periodi e in condizioni diverse. I ricercatori hanno effettuato uno studio approfondito dei processi sottostanti l'elaborazione e il rimodellamento neuronale-sensoriale dell'architettura dell'organo della linea laterale al fine di esaminare ciò che influenza la corretta innervazione delle cellule ciliate. I risultati hanno dimostrato che durante la rigenerazione delle cellule ciliate, i neuroni afferenti fungono da rigorosi selezionatori di polarità permettendo alla sinapsi di essere ristabilita con bersagli orientati in modo identico. Per comprendere meglio tale meccanismo di selezione, è stato concepito un metodo semplice per raccogliere informazioni importanti di specifici terminali degli assoni e quindi correlare l'orientamento delle cellule ciliate a singoli neuroni afferenti a livello di risoluzione subcellulare. Nei mutanti sordi di pesce zebra, gli afferenti laterali sono stati abbondantemente arborizzati in periferia ed hanno messo in evidenza una minore stabilità e una selezione di bersagli impropri. Ciò sottolinea il ruolo importante svolto dall'attività delle cellule ciliari nei meccanismi di sviluppo relativi all'arborizzazione periferica e al riconoscimento delle cellule di destinazione. I risultati degli studi sull'innervazione sensoriale hanno avuto il potenziale di generare una conoscenza maggiore su come mantenere le capacità sensoriali degli animali per tutta la vita.