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La funzione cerebrale integrata del moscerino della frutta

Uno dei problemi principali della scienza moderna è comprendere il modo in cui funziona il cervello. I ricercatori dell’UE hanno studiato il moscerino Drosophila per capire quali sono le molecole e i neuroni alla base della percezione e della cognizione.
La funzione cerebrale integrata del moscerino della frutta
Il progetto FLIACT (Systems neuroscience of Drosophila: from genes to circuits to behaviour) era la prima rete per la formazione iniziale (ITN) dedicata allo studio della neuroscienza dei sistemi del moscerino della frutta, o Drosophila melanogaster. Il team FLIACT ha cercato di comprendere le basi genetiche dei comportamenti innati e acquisiti, esplorando i meccanismi molecolari e cellulari che dirigono la navigazione sensoriale, i comportamenti sociali e la modulazione delle risposte innate da parte degli stati interni. I ricercatori della rete hanno sviluppato strumenti e paradigmi all’avanguardia per chiarire importanti funzioni cerebrali come il processo decisionale percettivo.

Per misurare il comportamento sociale nei moscerini adulti, il team FLIACT ha sviluppato un software di monitoraggio degli animali, grazie al quale hanno potuto seguire le interazioni tra vari individui. Un tapis roulant sferico ha permesso di collegare i singoli moscerini e di misurarne l’orientamento dopo che erano stati sottoposti a stimoli olfattivi controllati. Un dispositivo che combina il monitoraggio automatico e la somministrazione controllata degli odori con l’imaging a 2 fotoni, chiamato Flywalk, è stato impiegato per analizzare il ruolo degli interneuroni del sistema olfattivo nel rilascio delle risposte comportamentali attrattive e repulsive.

Per trovare il cibo, la Drosophila si sposta utilizzando sia la vista sia l’odorato. Gli scienziati della rete FLIACT hanno cercato di spiegare le risposte visive in base alla caratterizzazione dei fotorecettori delle proprietà di risposta in presenza di diverse lunghezze d’onda luminose. Nei soggetti adulti, sono stati mappati i corrispettivi sinaptici dei neuroni dorsali nel sistema visivo. Nella fase larvale, per la sua alimentazione la Drosophila fa largo uso della rilevazione di stimoli chimici classificati come gradienti. Il progetto FLIACT ha costruito un dispositivo di tracciatura a circuito chiuso per definire il principio che si trova alla base della conversione dei segnali dei sensori controllati optogeneticamente in uscite motorie, ottenendo risultati significativi nella mappatura del percorso neurale che contribuisce a questo processo di conversione.

Le risposte comportamentali sono intrinsecamente adattative. Il progetto FLIACT ha scoperto che la produzione di uova nelle femmine fecondate aumenta notevolmente il loro appetito di sodio e che l’accoppiamento modula l’elaborazione del gusto per favorire l’alimentazione ad alto contenuto salino. In una prospettiva evolutiva più a lungo termine, i comportamenti si adattano durante la speciazione. I ricercatori FLIACT hanno sottoposto a screening le specie di Drosophila, individuando differenze notevoli nelle preferenze olfattive. La specie D. suzukii depone le uova nei frutti freschi maturi mentre altre specie prediligono frutti marcescenti. I risultati ottenuti dallo studio suggeriscono che questa differenza è dovuta a cambiamenti del sistema chemiosensoriale periferico.

Nel corso degli ultimi due decenni, la Drosophila si è dimostrata un modello eccellente per lo studio delle malattie umane. I beta-amiloidi sono il componente principale delle placche che si formano con la malattia di Alzheimer. Sono stati testati individui mutanti nei peptidi beta-amiloidi per valutare il sistema olfattivo delle larve. È interessante notare che questi mutanti hanno mostrato problemi di orientamento simile a quelli degli umani nelle fasi iniziali della neuro-degenerazione, offrendo una dimostrazione del principio in base al quale lo screening della Drosophila potrebbe servire per sviluppare farmaci contro questo tipo di malattie.

Nel periodo di attività della rete FLiACT (2011-2015), i ricercatori e i borsisti hanno dimostrato grande interesse verso l’impegno pubblico e la divulgazione scientifica. Tra le iniziative di diffusione dei risultati organizzate da FLIACT vi sono una scuola estiva internazionale a Lisbona, un workshop in Ghana e lo sviluppo dell’applicazione di un gioco (per Apple e Android) destinato al grande pubblico. Il team FLIACT si augura di aver favorito una maggiore conoscenza da parte del pubblico del potenziale offerto dalla Drosophila per la ricerca nelle neuroscienze di base a applicate.

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Keywords

Funzione cerebrale, Drosophila melanogaster, percezione, cognizione, FLIACT, neurodegenerazione
Numero di registrazione: 190670 / Ultimo aggiornamento: 2016-12-08