Accoppiamento
efaptico dei neuroni corticali
LORENZO L. BORGIA
NOTE E
NOTIZIE - Anno IX - 22 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]
La
funzione nervosa del cervello è sostenuta da processi elettrochimici che si
manifestano come continue fluttuazioni di campo spaziotemporali. I campi
elettrici extracellulari agiscono a feedback
sui potenziali transmembrana mediante l’accoppiamento
efaptico, indipendente
dalle sinapsi. Lo stato attuale delle conoscenze non consente di definire l’entità
di questo fenomeno extrasinaptico, così che, ad esempio, non è noto quanto la
normale fisiologia delle singole cellule nervose e delle reti neuroniche in una
struttura importante come la corteccia
cerebrale ne sia
influenzata. Chiarire questo aspetto potrebbe essere di estremo rilievo, oltre
che per la neurofisiologia in generale, anche per la comprensione della
patogenesi e della fisiopatologia di alcune forme di disturbo epilettico, come
è stato ipotizzato da alcuni. Cristof Koch, che ha a lungo studiato il potere
computazionale e le proprietà elettrofisiologiche dei neuroni presso
prestigiosi istituti tedeschi ed americani prima di indagare con Francis Crick[1]
le basi neurofunzionali della coscienza, ha preso in seria considerazione
questa possibilità, conducendo uno studio sull’accoppiamento efaptico dei
neuroni della corteccia cerebrale. Il lavoro, di prossima pubblicazione su Nature Neuroscience, aveva quale
principale obiettivo la valutazione di un’effettiva rilevanza fisiologica del
fenomeno (Anastassiou C. A., et al. Ephaptic coupling of cortical
neurons. Nature Neuroscience [Advance
online publication doi:10.1038/nn2727] 2011).
I collaboratori di Koch provengono dai seguenti
istituti: Division of Biology, California Institute of Technology (CIT),
Pasadena; Department of Bioengineering, Imperial College, London (UK);
Laboratory of Neural Microcircuitry, EPFL, Losanna (Svizzera).
I
ricercatori hanno impiegato un dispositivo munito di 12 elettrodi per stimolare
e registrare l’attività elettrica di neuroni piramidali in sezioni sottili di
corteccia cerebrale di ratto.
E’
risultato che i campi extracellulari inducevano, attraverso la mediazione efaptica, cambiamenti nel potenziale della membrana del soma
neuronico, di meno di 0.5 mV al di sotto delle condizioni sottosoglia.
Nonostante le piccole dimensioni, questi campi erano in grado di promuovere la
genesi di forti potenziali d’azione, in particolare per le
fluttuazioni lente (< 8 Hz) del campo extracellulare.
Koch
e colleghi hanno poi misurato l’attività di patched
neurons fino a quattro simultaneamente.
Dal
complesso dei risultati della sperimentazione, per il cui dettaglio si rimanda
alla lettura integrale del lavoro originale, è emerso che l’attività cerebrale
endogena può interessare con un ruolo causale la funzione neurale, attraverso
effetti di campo in condizioni fisiologiche.
L’autore della nota invita alla lettura delle recensioni di
lavori originali di argomento connesso che compaiono nella sezione “Note e
Notizie”.
[1] Premio Nobel con Watson e Wilkins per la scoperta della struttura a doppia elica del DNA, Francis Crick si dedicò alle neuroscienze fin dagli anni Settanta, occupandosi a lungo delle basi neurali della coscienza, studiando soprattutto processi di elaborazione cosciente della percezione visiva. Rimase scettico sul valore della teoria della selezione dei gruppi neuronici di Gerald Edelman, anche se accettò di buon grado i risultati sperimentali che dimostravano l’esistenza dei gruppi funzionali teorizzati da Edelman, l’importanza dei due processi selettivi e del rientro.