Sezionare la funzione del cervello
Il cervello elabora costantemente stimoli interni ed esterni per regolare le risposte. Questa capacità intrinseca si basa sulle reti neuronali, che sono in grado di convertire le informazioni sensoriali e propriocettive in segnali elettrici. In particolare i dendriti neuronali possono supportare l’integrazione di input sinaptici da più fonti e sono fondamentali per le computazioni neuronali. Ma diversi aspetti del meccanismo sotteso, determinato dalla precisa distribuzione spaziale e temporale dei segnali sinaptici in ingresso e le proprietà morfologiche ed elettriche del neurone che li integra non sono chiari. Per affrontare questo argomento lo studio VISUALDENDRITE (In vitro and in vivo examination of the spatial and temporal distribution of synaptic inputs and synaptic integration in layer 2/3 visual cortical neurons), finanziato dall’UE, ha studiato il cervelletto come un modello in cui convergono e si integrano molteplici afferenze sensoriali per guidare l’apprendimento e il comportamento motori. Le attività di ricerca si sono incentrate sulle cellule stellate (SC), neuroni che ricevono input sinaptici da migliaia di fibre parallele e forniscono inibizione anterograda (feed-forward) alle cellule dello strato di Purkinje del cervelletto. L’obiettivo era chiarire il meccanismo e studiare le conseguenze funzionali del comportamento di integrazione delle SC. Utilizzando uno strumento ottico ad alta sensibilità e un tracciante neuronale, gli scienziati sono stati in grado di registrare il voltaggio dendritico durante l’attività sinaptica. Combinando tali dati alla misurazione del calcio libero (Ca2 imaging) e all’uncaging del glutammato sono riusciti a caratterizzare le funzioni di input-output per Ca2+ e le risposte di voltaggio durante la stimolazione sinaptica. Hanno concluso che sottili dendriti delle SC permettono l’addizione sublineare di input sinaptici contigui, mentre la segnalazione di Ca2+ dendritici seguiva una modalità lineare o sovra-lineare. Ciò è di enorme importanza poiché Ca2+ sono responsabili dell’attivazione della plasticità sinaptica a lungo e breve termine. Nel loro insieme le scoperte dello studio forniscono conoscenze fondamentali sul flusso di informazioni nel microcircuito del cervelletto. Considerato il coinvolgimento del cervelletto nei disturbi neurologici e psichiatrici, i risultati del progetto potrebbero aiutare a identificare target delle malattie e progettare nuove terapie.
Parole chiave
Cervello, neuroni, sinaptico, cervelletto, cellule stellate, Ca2+, plasticità
