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Incidenza dell’attività dendritica sul comportamento

I dendriti sono estensioni ramificate dei neuroni. Un finanziamento dell’UE ha consentito ai ricercatori di manipolare l’attività dendritica nella corteccia cerebrale, tramite nuove tecniche e strumenti optogenetici, per modificare il comportamento animale.
Incidenza dell’attività dendritica sul comportamento
Fino a poco tempo fa, gli scienziati ritenevano che i dendriti avessero una natura passiva e potessero propagare soltanto segnali elettrici. Tuttavia, è emerso recentemente che l’attività dendritica influenza decisamente i potenziali di azione somatica.

Gli scienziati impegnati nel progetto DENDRITE2BEHAVIOR (From dendrite to behavior: fiberoptic imaging and optogenetic manipulation of dendritic activity in behaving animals) hanno manipolato otticamente una regione prescelta nei dendriti dei neuroni piramidali dello strato corticale nel cervello, con l’obiettivo di modulare il comportamento animale.

I ricercatori hanno sviluppato un sistema di micro-periscopio a fibra ottica estremamente leggero, per procedere a una fotostimolazione selettiva della corteccia del roditore in animali dal comportamento libero. Questo passo avanti ha consentito loro di produrre risultati di ricerca di alto valore, che presto saranno inviati per la pubblicazione sotto forma di articoli di giornale.

I componenti del progetto si sono concentrati inizialmente sull’influenza dell’attività dendritica su segnali di elettroencefalogramma (EEG). Hanno dimostrato in modo definitivo che i dendriti dei neuroni piramidali dello strato corticale 5 (L5) producono picchi di calcio con un’ampiezza altrettanto estesa dei potenziali postsinaptici di eccitazione. Tali picchi, inoltre, influenzano decisamente il potenziale misurato in corrispondenza della superficie corticale.

I suddetti risultati contestano l’assunzione corrente secondo cui i segnali dell’EEC riflettono l’attività postsinaptica di eccitazione. L’EEG è ampiamente impiegato in applicazioni cliniche e non cliniche; i dati del progetto potrebbero essere determinanti per modificare l’interpretazione di dati scaturiti da EEG in relazione a persone sane e malate.

È degno di nota lo sviluppo di un metodo originale (che comporta l’utilizzo simultaneo di due sistemi di micro-periscopio) che ha consentito ai ricercatori di attivare due distinti strati corticali in vivo.

I neuroni piramidali L5 estendono i loro dendriti fino all’interno di tutti gli strati corticali (da L1 a L6). Si tratta di un punto di partenza tecnico, grazie al quale ora i ricercatori potrebbero studiare l’associazione di segnali dall’alto al basso in corrispondenza di L1 con segnali sensoriali dal basso verso l’alto, in corrispondenza di L4. Ne consegue che i ricercatori hanno fornito la prima prova in vivo dell’estrema sensibilità dei neuroni piramidali L5 all’arrivo coincidente di input a diversi strati corticali.

Gli esiti del progetto sono estremamente importanti nel campo delle neuroscienze. La corteccia cerebrale è collegata a importanti funzioni cognitive, come l’attenzione, la memoria, la percezione e il linguaggio. Ora i ricercatori possono aggiungere al loro arsenale uno strumento potente, che consente loro di attivare in modo selettivo e accurato diversi strati corticali in vivo. Ne derivano enormi implicazioni per l’accertamento e la risoluzione di disturbi neurologici e comportamentali.

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Keywords

Dendrite, corteccia cerebrale, comportamento, optogenetico, neurone piramidale, micro-periscopio, EEG, disturbo neurologico
Numero di registrazione: 183007 / Ultimo aggiornamento: 2016-07-18
Dominio: Biologia, Medicina