Fibre muscoidi, teoria della detonazione e memoria spaziale
La navigazione spaziale coinvolge un’area speciale del cervello, l’ippocampo. La chiave per l’attività in quest’area del cervello è rappresentata da sinapsi con fibre muscoidi (MF, Mossy Fibre). Così denominate a causa dei rigonfiamenti presenti lungo i propri assoni, queste cellule nervose sono implicate anche nella memoria a breve termine. Raccolta di prove per la teoria della detonazione Quando si tratta di determinare come l’ippocampo orchestra il cammino lungo un percorso, la conoscenza delle sinapsi MF e di come queste trasmettono gli impulsi risulta fondamentale. Un fenomeno che ha enormi implicazioni sul modo in cui il cervello elabora le informazioni è l’effetto detonatore. Questo fenomeno descrive la situazione in cui le sinapsi MF sono abbastanza potenti da tradurre un singolo picco o impulso nervoso presinaptico in un picco postsinaptico. Il progetto con borsa di studio Marie Sklodowska-Curie IN VIVO MOSSY, finanziato dall’UE, ha studiato il comportamento di topi svegli in movimento lungo un percorso lineare per dimostrare o confutare la teoria della detonazione. In altre parole, per determinare se le sinapsi MF possono raccogliere energia sufficiente per inviare l’impulso al neurone successivo. Il dott. Ben Suter, borsista e ricercatore capo, delinea il metodo utilizzato: «Abbiamo utilizzato l’imaging del calcio simultaneo a due fotoni e a due colori dei terminali a fibra muscoide presinaptica e dei neuroni piramidali CA3 postsinaptici in topi svegli in movimento lungo un percorso lineare». Nuove immagini dell’ippocampo L’ippocampo giace ripiegato nella profondità del cervello, in una posizione che ostacola l’acquisizione di immagini di alta qualità. Questa sfida sperimentale è stata affrontata grazie all’ottimizzazione graduale degli elementi meccanici e ottici, nonché a procedure chirurgiche. «Queste tecniche migliorate sono già state condivise e implementate da colleghi che lavorano su altri progetti di ricerca finanziati dalla CE», osserva il dott. Suter. Una sfida inaspettata affrontata è stata la prestazione subottimale di un pezzo fondamentale dell’apparecchiatura che è stato infine sostituito. Nonostante abbia causato ritardi notevoli nella programmazione iniziale di IN VIVO MOSSY, l’identificazione dei problemi tecnici sottostanti ha portato a una comprensione più profonda dei principi e dei limiti fondamentali dell’hardware. Questo ha consentito in ultima analisi il reperimento, l’installazione e l’ottimizzazione di un nuovo sistema con prestazioni migliori. «L’imaging della popolazione post-sinaptica in topi svegli in movimento su un percorso di realtà virtuale è stato ottenuto, ma non ancora l’imaging pre-sinaptico», osserva il dott. Suter. Questi primi risultati sono stati accettati per la presentazione alla conferenza della Society of Neuroscience del 2018. In precedenza, i progressi della ricerca sono stati presentati in forma di poster in diversi incontri scientifici, inclusa la riunione dell’Austrian Neuroscience Association nel 2017. Continuazione della ricerca Il lavoro di ricerca sulle sinapsi MF continua dopo la fine del progetto IN VIVO MOSSY. «Incoraggiati dal nostro successo nell’ottenere immagini dal vivo di alta qualità da un’area target molto difficile da raggiungere nel cervello, stiamo continuando con ulteriori esperimenti, come pianificato», afferma il dott. Suter. L’obiettivo ultimo è quello di catturare la trasmissione sinaptica «dal vivo» nel momento in cui si verifica. In parallelo, i ricercatori hanno iniziato a divulgare i risultati iniziali alla comunità di ricerca e intendono pubblicare i risultati finali. La ricerca sul modo in cui funziona l’ippocampo ha implicazioni enormi su come avvengono l’apprendimento e la memoria, la navigazione spaziale e il riconoscimento di schemi. «I progressi tecnici raggiunti durante i primi due anni di indagini hanno aperto opportunità per ulteriori domande di ricerca al di là degli scopi nella descrizione iniziale del progetto, e speriamo di perseguire questi obiettivi in futuro», conclude il dott. Suter.
Parole chiave
IN VIVO MOSSY, ippocampo, memoria, sinapsi MF, teoria della detonazione
