Ruolo nella memoria dei neuroni prodotti
nel cervello adulto
ROBERTO COLONNA
NOTE E NOTIZIE - Anno XVI – 28 settembre
2019.
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]
La neurogenesi
nel cervello adulto dei vertebrati, e dei mammiferi in particolare, rimane uno
dei campi più affascinanti della ricerca neurobiologica e, anche se le
aspettative nutrite nei primi anni dopo la scoperta di questa proprietà del
sistema nervoso centrale sono andate deluse, i progressi compiuti nella
comprensione dei ruoli svolti dalle nuove cellule nel corso della vita stanno contribuendo
allo sviluppo di nuovi modi di concepire le basi di alcune importanti funzioni.
In particolare, delle tre sedi di produzione, ossia la parete dei ventricoli
laterali, il bulbo olfattivo e il giro dentato dell’ippocampo, è quest’ultima
che ha maggiormente attratto l’attenzione dei ricercatori.
Il circuito
ippocampale giro dentato-CA3 è continuamente modificato dall’integrazione
di cellule a granulo prodotte nella circonvoluzione dentata del cervello
adulto. Tutti questi nuovi neuroni, dal momento in cui nascono, vanno incontro
ad un prolungato periodo di maturazione, durante il quale fanno registrare un’accresciuta
plasticità sinaptica e attraversano fasi contraddistinte da processi di
rifinitura delle proprietà elettrofisiologiche e definizione della
connettività. Coerentemente con i modelli teorici e le funzioni note del circuito
ippocampale giro dentato-CA3, le manipolazioni sperimentali acute e
croniche di neuroni neoprodotti supportano la nozione
di un ruolo nella regolazione dell’interferenza mnemonica.
Prendendo le
mosse da questi elementi, Samara M. Miller e Amar Sahay
hanno esaminato analiticamente tutti i maggiori studi recenti condotti in
questo campo, e hanno desunto un’ipotesi originale sul ruolo dei nuovi neuroni
del giro dentato in due importanti funzioni connesse con la memoria.
(Samara M. Miller & Amar Sahay, Functions
of adult-born neurons in hippocampal memory interference and indexing. Nature
Neuroscience – Epub ahead of print
https://doi.org/10.1038/s41593-019-0484-2, 2019).
La provenienza degli autori è la seguente: Center for
Regenerative Medicine, Massachusetts General Hospital, Boston, Massachusetts (USA);
Harvard Stem Cell Institute, Cambridge, Massachusetts (USA); Department of
Psychiatry, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, Massachusetts
(USA); BROAD Institute of Harvard and MIT, Cambridge, Massachusetts (USA); Massachusetts
(USA).
Tracey J. Shors, lavorando con Elizabeth Gould, ha per prima
riconosciuto l’importanza dell’apprendimento per tenere in vita le nuove
cellule prodotte nel giro dentato; qui di seguito si riporta un brano di un nostro
articolo focalizzato su questi studi, per introdurre agli argomenti della
rassegna recensita.
“L’importanza dello sforzo
cognitivo dei roditori si può spiegare in vario modo, ma il gruppo della Rutgers University ha proposto e verificato
sperimentalmente la seguente tesi: le prove che richiedono più risorse
cognitive o un tempo più lungo per essere apprese, attivano più vigorosamente
la rete neuronica ippocampale che include le cellule neonate, ed è
proprio l’attivazione di questa rete la chiave del processo che protrae la
sopravvivenza.
Questa tesi – definita teoria dalla Shors
– si basa su evidenze emerse dal lavoro di molti ricercatori che, in
precedenza, hanno dimostrato che prove quali quelle che implicano
apprendimento, aumentano l’eccitabilità di alcune popolazioni dell’ippocampo
rendendole di gran lunga più attive della norma: il grado di attivazione è
strettamente correlato con l’efficienza nell’apprendimento da parte
dell’animale.
Un altro aspetto rilevante è
l’esistenza di una finestra temporale
critica durante la quale l’apprendimento può salvare i nuovi neuroni. Nel
ratto questo intervallo di tempo, secondo uno studio recente, è compreso fra i
7 e i 10 giorni: l’addestramento che precede il settimo giorno non risulta
efficace, come quello che segue il decimo, quando la maggior parte delle
cellule è morta o morente.
Questa finestra corrisponde alla fase di differenziazione delle nuove
cellule nervose che sviluppano dendriti, con specifiche ramificazioni
riceventi per neuroni di sistemi appartenenti ad altri territori cerebrali, ed assoni
veicolanti messaggi prevalentemente diretti all’area CA3 dell’ippocampo. Proprio
in questa fase di maturazione, le nuove cellule del giro dentato acquisiscono
la capacità di rispondere ai neurotrasmettitori secondo le proprietà dei
neuroni adulti di quella regione.
Queste osservazioni suggeriscono che
gli elementi cellulari neoprodotti devono essere
maturi e correttamente collegati all’interno delle reti neuroniche, prima di
poter rispondere all’apprendimento. Quando l’apprendimento mette alla prova le
risorse dell’animale, i neuroni che prendono parte alle reti ippocampali, inclusi
i nuovi, sono pienamente impegnati e, probabilmente, è proprio il reclutamento
in questa rete ad alto regime di attività, a tenere in vita le cellule nervose
generate di recente.
Le evidenze sperimentali e le
interpretazioni appena proposte, tratteggiano un quadro di questo genere:
migliaia di nuove cellule ogni giorno nascono ed entrano nel novero potenziale
dei neuroni ippocampali, formano connessioni sinaptiche specifiche e, se sono
impegnate da una stimolazione cognitiva intensa durante il periodo sensibile
(fra il 7° e il 10° giorno di vita cellulare), sopravvivono, altrimenti vanno
incontro a morte. Ciò vuol dire che il loro apporto all’apprendimento che si
verifica in tempo reale, è
praticamente nullo”[1].
Samara M. Miller e Amar Sahay hanno estratto i risultati più rilevanti da studi che
hanno esaminato la maturazione dei granuli neoprodotti
dal giro dentato dell’ippocampo adulto, e la successiva integrazione di queste
cellule nervose nello specifico circuito, con meccanismi che supportano i
processi di discriminazione mnemonica, consolidamento e ricambio
delle memorie.
Lavorando sui risultati della
ricerca, i due autori hanno elaborato una sintesi concettuale, in base alla
quale avanzano l’ipotesi che la neurogenesi
ippocampale adulta consenta al cervello di generare una “biblioteca di
esperienze”, ciascuna delle quali è specificamente registrata mediante la
fisiologia e la connettività dei granuli neoprodotti e
poi andati incontro a maturazione esperienziale specifica.
Secondo Miller e Sahay
i granuli che hanno avuto origine giorno per giorno nella vita adulta reclutano
microcircuiti inibitori a supporto di processi quali la pattern separation e il memory
indexing.
L’autore della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle numerose recensioni di argomento connesso che appaiono
nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella
pagina “CERCA”).
Roberto Colonna
BM&L-28 settembre 2019
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