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EQUILIBRIO ALLA BASE DELLA COMUNICAZIONE: LE SINAPSI SI AUTOREGOLANO

Quali sono le cellule che comunicano ed elaborano tutte le informazioni del nostro cervello?

Si ritiene che siano i neuroni i principali attori dell’elaborazione dell’informazione nel cervello, in grado di percepire i cambiamenti nell’ambiente, di comunicarli agli altri neuroni e di innescare la risposta del corpo a tali sensazioni, realizzando così le funzioni specifiche del cervello.

Tutto questo avviene mediante la trasmissione sinaptica negli specifici siti di contatto tra i neuroni detti appunto sinapsi. Queste giunzioni sono fondamentali per garantire lo scambio continuo di segnali in forma di impulsi elettrici. Il numero di sinapsi nel sistema nervoso raggiunge valori incredibili: da decine di migliaia di miliardi a milioni di miliardi. Ma l’aspetto che più colpisce delle sinapsi è la loro plasticità: cambiano continuamente per numero e intensità, in un equilibrio che consente al cervello di valorizzare alcuni stimoli, tralasciandone altri.

Il nostro cervello è notoriamente flessibile o plastico, perché i neuroni possono produrre nuove cose creando nuove o più forti connessioni con altri neuroni. Ma se alcune connessioni si rafforzano, hanno così valutato i neuroscienziati, i neuroni devono attivare meccanismi compensativi al fine di evitare di essere sovrastati dalla potenza.

Ad oggi è noto che le sinapsi si autoregolano, ovvero quando una sinapsi si rafforza, le altre vicine si indeboliscono: un vero e proprio meccanismo di equilibrio regolato da una proteina chiamata Arc.

Ad attestarlo una nuovo studio pubblicato su “Science” da Mriganka Sur e colleghi del Picower Institute for Learning and Memory del Massachusetts Institute of Technology  dove si è riusciti ad identificare la proteina Arc  evidenziando così anche la sua fondamentale funzione.

Attraverso lo studio infatti si è riusciti a comprendere che tutti i comportamenti messi in atto dalle sinapsi sono dovute all’azione di questa proteina. Nello specifico quando una sinapsi si rafforza, entro un raggio di 50 micrometri, c’è una diminuzione della forza di altre sinapsi sulla base di un meccanismo molecolare ben definito. Nello studio infatti, mediante un’immagine al microscopio elettronico di un dendrite si è riusciti ad osservare la plasticità di neuroni di alcuni topi di laboratorio cambiando il campo recettivo creato da stimoli differenti.

Nel momento in cui viene rilasciato un nuovo stimolo alcuni campi ricettivi delle sinapsi si rafforzano mentre altri si indeboliscono, portando alla ritrazione delle sinapsi circostanti. Tutto questo dipende dall’espressione di specifici recettori presenti sui neuroni, chiamati AMPA.  L’espressione dei recettori AMPA, a sua volta, viene controllata dalla proteina Arc che è capace di regolare il meccanismo di equilibrio.

A seguito di questa scoperta è possibile concludere che, l’equilibrio è sempre alla base di ogni cosa nell’universo e come sostengono Sur, Paul E e Lilah Newton, Professori di neuroscienze nel Picower Institute e nel dipartimento di Neuroscienza e scienze cognitive al MIT:

 “Comportamenti collettivi di sistemi complessi hanno sempre semplici regole. Se qualcosa aumenta, qualcos’altro deve diminuire”.

Fonte:

Locally coordinated synaptic plasticity of visual cortex neurons in vivo. Sami El-Boustani, Jacque P. K. Vincent Breton-Provencher, Graham W. Knott, Hiroyuki Okuno, Haruhiko Bito, Mriganka Sur. Science  22 Jun 2018: Vol. 360, Issue 6395, pp. 1349-1354.