Motivazione e ricompensa regolate da
diversi input GABA
GIOVANNI ROSSI
NOTE E NOTIZIE - Anno XVII – 20 giugno
2020.
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]
L’area
tegmentale ventrale (VTA) è studiata tradizionalmente come struttura chiave
di una rete che sviluppa uno stato interno positivo corrispondente all’esperienza
del piacere e della gratificazione, quale quella che si prova
quando si riceve una ricompensa (sistema a ricompensa), e come aggregato
neuronico che interviene nella genesi della motivazione.
Quasi un
secolo fa, quando il concetto ottocentesco di milieu intérieur di Claude
Bernard fu sostituito da Walter Cannon con quello di omeostasi, cioè un
equilibrio attivo ottenuto grazie al controllo nervoso delle funzioni vitali,
si era già compreso che un ruolo centrale in tutti i mammiferi è svolto dagli stati
motivazionali principali, ossia fame e sete. Infatti, se è
possibile l’integrazione di tutte le attività dei sistemi di segnalazione che
consentono un efficace equilibrio energetico, è grazie all’attivazione dello
stato motivazionale che induce l’animale ad assumere cibo quando la riserva
energetica è deficitaria, e, allo stesso modo, se l’organismo riesce a
prevenire la disidratazione o a eliminarla è grazie alla motivazione ad
assumere fluidi. I sistemi di neuroni che generano la motivazione, come da
tempo è stato dimostrato per l’equilibrio idro-elettrolitico, anticipano la
comparsa e la scomparsa dei segnali di errore.
Gli stati
motivazionali influenzano il comportamento diretto a uno scopo e servono
sia bisogni regolatori che bisogni non-regolatori: i primi, più importanti,
sono essenzialmente rappresentati da bere, alimentarsi e termoregolarsi, i
secondi sono essenzialmente costituiti dai comportamenti legati alla sfera
riproduttiva, come l’eccitazione sessuale. I bisogni non regolatori sembrano
originare da segnali di errore prodotti dal SNC: una lunga astinenza sessuale genera
un segnale di errore che promuove la ricerca del partner, così come il
confinamento di un mammifero in uno spazio circoscritto per un tempo protratto
genera il comportamento esplorativo.
L’abuso di
sostanze psicotrope e la dipendenza sono costituite da comportamenti diretti
a uno scopo e sostanzialmente reclutano l’attività neuronica del sistema
a ricompensa cerebrale.
Le proiezioni
dopaminergiche dall’area tegmentale ventrale (VTA) al nucleo
accumbens influenzano potentemente il comportamento finalizzato, e tutte le
sostanze psicotrope che generano dipendenza accrescono la trasmissione in
questa connessione, spesso superando i segnali fisiologici delle vie collegate,
al punto da simulare e sostituire gli stimoli naturali e gli stati
motivazionali omeostatici. Gli effetti delle sostanze d’abuso sono stati
studiati come apprendimento alterato dei neuroni dopaminergici della VTA.
Per comprendere
meglio il funzionamento normale e patologico di questa fondamentale struttura che
costituisce il nodo fisiologico essenziale tra bisogni e comportamento dell’individuo,
si ritiene sia necessaria una maggiore conoscenza del suo controllo in entrata.
A questo scopo, Larry Zweifel e colleghi hanno analizzato l’organizzazione
morfologica delle fibre afferenti all’area, studiandone il valore funzionale in
base al neurotrasmettitore rilasciato.
(Soden M. E., et al. Anatomic resolution of neurotransmitter-specific
projections to the VTA reveals diversity of GABAergic inputs. Nature Neuroscience – Epub ahead of
print doi: 10.1038/s41593-020-0657-z, 2020).
La provenienza degli autori è la seguente: Department of Psychiatry and
Behavioral Sciences, University of Washington, Seattle, WA (USA); Department of
Pharmacology, University of Washington, Seattle, WA (USA); Department of
Neurology, Northwestern University, Chicago, IL (USA).
Da tempo è stato dimostrato che l’addiction,
che noi traduciamo dipendenza, modifica il funzionamento a lungo termine
del sistema nervoso centrale, costituendo un potenziale cofattore nello
sviluppo di altri disturbi di interesse neurologico e psichiatrico.
Gli effetti della cocaina
costituiscono ormai un paradigma per lo studio della VTA nella dipendenza e le
alterazioni indotte dall’eroina (diacetil-morfina) sono state analizzate
dai primi studi condotti in questo campo, meno note ma notevolmente importanti
sono le azioni prodotte da nicotina e alcool etilico. Le alterazioni molecolari
della VTA nei fumatori sono numerose e complesse, qui basti ricordare che la
nicotina all’interno dell’area esercita i suoi effetti mediante i recettori
nACh siti sulla membrana dei neuroni dopaminergici, degli interneuroni
inibitori che esercitano il controllo mediante il rilascio di GABA, e delle
cellule nervose eccitatorie che segnalano mediante glutammato. Le alterazioni
della VTA nell’etilismo sono meno estese, ma è noto che basta un’assunzione
acuta per accrescere il tasso di scarica dei neuroni dopaminergici dell’area,
che nell’etilismo cronico l’alterazione degli interneuroni GABAergici determina
la disinibizione dei neuroni dopaminergici e che l’etanolo eccita direttamente
le cellule rilascianti dopamina agendo sui canali ionici regolati da voltaggio.
L’organizzazione
anatomica dell’informazione in ingresso alla VTA, specifica per
neurotrasmettitore, finora non era stata mai stata risolta con precisione di
dettaglio. Marta E. Soden e colleghi coordinati da Larry Zweifel hanno posto in
essere uno studio in cui sono riusciti a mappare le proiezioni dei principali
neurotrasmettitori ai neuroni della VTA, mediante il tracciamento anterogrado e
retrogrado specifico per tipo cellulare. I ricercatori hanno in tal modo
accertato che gli impulsi eccitatori glutammatergici originano da una varietà
di fonti e presentano alcune tendenze (o prevalenze) di connettività per
specifici tipi cellulari presenti nella VTA. Le fonti delle proiezioni
inibitorie GABAergiche erano più diffuse, presentavano un grado più elevato di
innervazione differenziata delle sub-regioni della VTA ed erano in gran parte
tendenti verso contatti sinaptici con neuroni GABA locali. Gli esperimenti di
inattivazione del rilascio del neurotrasmettitore inibitorio dalle due
principali fonti di assoni formanti sinapsi, derivate localmente contro quelle
derivate distalmente, hanno rivelato ruoli distinti per queste proiezioni, in
rapporto alla funzione di regolazione.
La
manipolazione optogenetica dei singoli input GABAergici distali ugualmente ha
rivelato effetti comportamentali differenti.
L’insieme
dei risultati dimostra che le proiezioni GABAergiche alla VTA contribuiscono in
modo sostanziale alla diversificazione funzionale e alla regolazione di questa
struttura, fornendo un contributo decisivo alla fisiologia della motivazione e
all’attività del sistema a ricompensa cerebrale.
L’autore della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza, e invita alla lettura delle recensioni di studi di argomento connesso che appaiono nella sezione
“NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
Giovanni Rossi
BM&L-20 giugno 2020
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