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L’integrazione delle informazioni nel cervello

Una delle questioni essenziali delle neuroscienze riguarda l’integrazione delle informazioni sensoriali e non sensoriali nel cervello. Un progetto europeo ha studiato i meccanismi neurali che si trovano alla base dell’integrazione tra stimolazione visiva e locomozione.
L’integrazione delle informazioni nel cervello
La corteccia visiva primaria è il primo centro di elaborazione delle informazioni visive della corteccia cerebrale, dove l’elaborazione avviene in modo diverso a seconda delle proprietà degli stimoli.

I quattro milioni di neuroni della corteccia dei topi sono classificati in base alle caratteristiche morfologiche, biochimiche e fisiologiche. Prima di tutto, possono essere cellule eccitatorie (o neuroni piramidali) o inibitorie (o interneuroni). I neuroni inibitori sono classificati in tre classi principali: interneuroni che esprimono somatostatina (Sst), peptide intestinale vasoattivo (Vip) e parvalbumina (Pvalb).

L’obiettivo principale del progetto SENSMOD (Microcircuits for behavioral modulation of sensory cortex), finanziato dall’UE, era lo studio delle proprietà funzionali distintive degli interneuroni Sst, Vip e Pvalb nella corteccia visiva primaria dei topi.

Le risposte visive sono fortemente modulate dal contesto, ad esempio dalla locomozione, e la maggior parte dei neuroni della corteccia visiva mostra una risposta massima agli stimoli di dimensioni spaziali finite, un fenomeno chiamato “messa a punto spaziale”. I ricercatori hanno studiato il modo in cui le diverse classi di cellule (Sst, Vip e Pvalb) modulano la messa a punto spaziale tramite la locomozione (corsa).

In studi precedenti, era stata registrata un’unica condizione (dimensioni dello stimolo o locomozione) con la registrazione contemporanea solo di alcuni neuroni. Il nuovo approccio si differenzia poiché i ricercatori hanno registrato centinaia di risposte neuronali a una combinazione di dimensioni dello stimolo e di locomozione nello stesso esperimento.

I risultati ottenuti indicano che le interazioni funzionali dei neuroni eccitatori e inibitori dipendono fortemente dal contesto sensoriale e comportamentale. In particolare, i dati hanno risolto apparenti contraddizioni presenti in alcune pubblicazioni, suggerendo un nuovo modello di modulazione del segnale.

Nel modello SENSMOD, i neuroni Vip e Sst si inibiscono a vicenda in un circuito dipendente dallo stimolo in cui chi vince la fa da padrone, modulando al contempo una sotto-rete di neuroni eccitatori che interagiscono con le cellule Pvalb. I risultati sono importanti, poiché i microcircuiti corticali del cervello presentano forti similarità tra le diverse aree corticali di tutti i mammiferi.

Una previsione del modello del progetto evidenzia che il comportamento anomalo di una specifica classe di cellule può portare alla distorsione della messa a punto spaziale. Soprattutto, i risultati potranno fare luce su disordini mentali come la schizofrenia, in cui la messa a punto spaziale risulta ridotta in modo significativo.

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Keywords

Stimolazione visiva, locomozione, corteccia visiva primaria, SENSMOD, comportamentale
Numero di registrazione: 190864 / Ultimo aggiornamento: 2017-01-16