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”.

 

Lorenzo L. Borgia

BM&L- 22 gennaio 2011

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

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[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.