Unità primaria per la memoria di LT è il ramo dendritico e non la singola sinapsi

 

 

ROBERTO COLONNA

 

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno IX - 15 gennaio 2011.

Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). La sezione “note e notizie” presenta settimanalmente note di recensione di lavori neuroscientifici selezionati dallo staff dei recensori fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento rientra negli oggetti di studio dei soci afferenti alla Commissione Scientifica, e notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società Nazionale di Neuroscienze.

 

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

Una serie di osservazioni ed evidenze sperimentali ha messo in dubbio che la sinapsi si possa considerare l’unità funzionale primaria per la formazione della memoria di lungo termine. Un’interpretazione dei dati correnti individua il costituirsi di engrammi stabili negli insiemi di sinapsi appartenenti ad uno stesso segmento dendritico (Clustered Plasticity Hypothesis): la validità di questa ipotesi è stata vagliata da uno studio condotto da Arvind Govindarajan e colleghi del Picower Institute for Learning and Memory, RIKEN-MIT Center for Neural Circuits Genetics, Department of Biology and Department of Brain and Cognitive Sciences, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, MA (Govindarajan A., et al. The Dendritic Branch Is the Preferred Integrative Unit for Protein Synthesis-Dependent LTP. Neuron 69 (1), 132-146, 2011).

In estrema sintesi, ecco i risultati degli studi precedenti riesaminati dai ricercatori del MIT:

1)      L’STC (synaptic tagging and capture) alle singole spine dendritiche è temporalmente asimmetrica;

2)      L’efficienza dell’STC si riduce al crescere della distanza fra i rami dendritici;

3)      A causa della limitata disponibilità di proteine, le spine dendritiche competono per l’espressione dell’L-LTP (meccanismo edelmaniano);

4)      L’induzione di L-LTP richiede numerose spine e sembra essere influenzata dal ramo dendritico.

 

La fase tardiva del potenziamento di lungo termine (L-LTP, late phase of long-term potentiation), considerata il correlato cellulare della memoria di lungo termine (LTM, long-term memory), indotta in alcune sinapsi, facilita l’espressione di L-LTP in altre giunzioni che ricevono stimolazioni troppo deboli per generare da sé la fase tardiva del potenziamento. Questa facilitazione è stata studiata da Arvind Govindarajan e collaboratori mediante una metodologia ormai divenuta routinaria (glutamate uncaging e two-photon imaging), che ha consentito di stabilire che l’efficacia del processo permissivo si riduce in queste condizioni:

 

1) al crescere del tempo intercorrente fra due stimolazioni;

2) al crescere della distanza fra le spine dendritiche stimolate;

3) quando le spine appartengono a differenti rami dendritici.

 

Paradossalmente, le spine dendritiche stimolate competono per l’espressione dell’L-LTP se la loro stimolazione è avvenuta in tempi troppo ravvicinati.

La sperimentazione ha poi evidenziato che la facilitazione è temporalmente bidirezionale ma asimmetrica. Inoltre, è risultato che la formazione stessa dell’L-LTP è favorita dall’appartenenza delle spine stimolate alla stessa branca di ramificazione dendritica.

I dati emersi da questo studio sembrano supportare la Clustered Plasticity Hypothesis, la quale afferma che i limiti spaziali e temporali del fenomeno portano alla formazione di engrammi mnemonici stabili preferenzialmente in corrispondenza delle sinapsi raggruppate nell’ambito di un ramo dendritico, piuttosto che presso le giunzioni disperse lungo tutta l’arborizzazione dendritica di un neurone.

Se una tale interpretazione sarà confermata, si dovrà riconoscere che l’unità funzionale primaria per l’immagazzinamento della memoria di lungo termine non è rappresentata dalla singola giunzione sinaptica, ma da un segmento di un ramo dendritico.

 

L’autore della nota ringrazia la professoressa Nicole Cardon, con la quale ha discusso l’argomento trattato, e invita alla lettura delle sintesi di lavori originali di argomento connesso che compaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE”.

 

Roberto Colonna

BM&L- 15 gennaio 2011

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

_____________________________________________________________________________________________________________________

 

 

La Società Nazionale di Neuroscienze BM&L-Italia, affiliata alla International Society of Neuroscience, è registrata presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze, Ufficio Firenze 1, in data 16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione scientifica e culturale non-profit.