Le spine sono organizzate in chiave funzionale
NICOLE CARDON
NOTE
E NOTIZIE - Anno XV – 25 febbraio 2017.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind
& Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a
fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta
settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in
corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di
studio dei soci componenti lo staff dei
recensori della Commissione Scientifica
della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
Le principali popolazioni neuroniche del cervello sono caratterizzate da dendriti arborizzati in lunghe diramazioni fittamente cosparse di protrusioni, che costituiscono il compartimento ricevente delle numerose sinapsi formate con i terminali assonici convergenti. Tali sporgenze, responsabili della recezione dell’informazione presinaptica e descritte in anatomia microscopica con il nome di spine dendritiche, sono da decenni oggetto di intensi studi che hanno accertato varie proprietà biofisiche, biochimiche e morfo-strutturali delle due sezioni che le costituiscono: il collo e la testa. Attualmente si dispone di una notevole mole di dati e nozioni sull’attività e sulla morfologia delle spine, ma ancora poco si conosce circa la distribuzione di ampia scala lungo gli alberi dendritici di questi comparti riceventi. Alison Walker, con Juan Burrone e vari colleghi del Kings College e dell’Università di Bristol, ha realizzato una mappa della struttura e della funzione delle spine lungo la superficie dendritica.
Lo studio, presentato su PNAS USA da Mu-ming Poo dell’Accademia Cinese delle Scienze di Shanghai, è molto interessante e fornisce nuovi elementi di conoscenza mai definiti con certezza fino a questa sperimentazione. Ad esempio, i ricercatori dimostrano che le sinapsi asso-spinose non sono distribuite casualmente, ma presentano un graduale decremento dimensionale al crescere della distanza (in direzione prossimale - distale) lungo il dendrite. Tale caratteristica trova corrispondenza in un incremento di ampiezza dei segnali del Ca2+ evocati da neurotrasmettitori. Questo gradiente dei segnali del calcio dipendente dalla distanza avrà sicuramente importanti implicazioni per l’integrazione neuronica dell’informazione sinaptica e per le regole che vi sono dietro la plasticità delle spine guidata dal calcio.
(Walker A. S., et al. Distance–dependent
gradient in NMDAR-driven spine calcium signals along tapering dendrites. Proceedings of the National Academy of
Sciences USA - Epub ahead of print doi:10.1073/pnas.1607462114, 2017).
La provenienza
degli autori è la seguente: Centre for Developmental Neurobiology, Centre for
Ultrastructural Imaging, Kings College London, London (UK); Department of Computer
Science, University of Bristol, Bristol (UK).
I neuroni del sistema nervoso centrale dei mammiferi, e ancor più quelli del cervello umano, ricevono una vertiginosa quantità di impulsi sinaptici lungo il loro albero dendritico, in una complessa ed eterogenea raccolta di compartimenti giunzionali riceventi su cui si è focalizzata l’attenzione di centinaia di ricercatori in tutto il mondo. Questa ricerca ha prodotto una ricca messe di dati, la cui interpretazione non è sempre facile, soprattutto in mancanza di una cornice concettuale morfo-funzionale entro cui organizzare gli elementi emersi e gli spunti interpretativi suggeriti. Non pochi ricercatori hanno ipotizzato l’esistenza di un piano organizzativo biologico in grado di soddisfare le esigenze di efficienza di una popolazione di comparti post-sinaptici tanto ricca ed eterogenea, ma fino ad oggi tale ipotetico piano non era stato riconosciuto o decifrato.
Il metodo seguito da Alison S. Walker e colleghi per cercare di identificare la configurazione o i principi di questo piano organizzativo è semplice: provare a definire una mappa spaziale dei segnali del Ca2+ e metterla in rapporto con misure significative della struttura sinaptica.
A questo scopo sono state misurate le risposte del calcio guidate dai recettori del glutammato NMDA (N-metil-D-aspartato) in singole sinapsi, costruendo una mappa spaziale dei rilievi in corrispondenza delle spine, lungo gli alberi dendritici di singoli neuroni dell’ippocampo[1], e ponendola in relazione con i dati morfologici relativi alle strutture, ottenuti mediante rilievi in microscopia elettronica.
I ricercatori hanno verificato che i segnali quantici del Ca2+ legato ai recettori NMDA aumentavano in ampiezza man mano che si avvicinavano all’estremità sottile delle punte terminali dei dendriti. Basandosi su un modello compartimentale della dinamica del calcio nelle spine dendritiche, per i cui dettagli si rimanda al testo del lavoro originale, Burrone, Walker e colleghi ipotizzano che questo orientamento della distribuzione dei segnali del Ca2+ sia governato da un graduale declino, dipendente dal parametro “spazio”, delle dimensioni delle spine dendritiche.
In effetti, questa progressiva riduzione di calibro è convincentemente documentata dagli autori dello studio mediante la tecnica di microscopia elettronica adottata (block-face scanning electron microscopy), che ha fornito una prova eloquente.
In estrema sintesi, lo studio qui recensito, che si raccomanda di leggere nell’articolo originale, descrive una caratteristica di neuroni principali cerebrali (ippocampali) indipendente dalla cellula e consistente in una distribuzione inversa, lungo i rami dendritici in progressiva riduzione di calibro, della dimensione delle spine e dei segnali del calcio guidati dai recettori NMDA, con intuitive ed importanti implicazioni per la plasticità sinaptica e la funzione delle spine dendritiche.
L’autrice della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla
lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE
E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
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.