La sete recluta il segnale della dopamina sub-fornicale

ROBERTO COLONNA

NOTE E NOTIZIE - Anno XVII – 21 novembre 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]

La fisiologia umana e animale si basa sull’affascinante insieme di processi che riescono, momento per momento, a regolare tutte le funzioni in modo tale da ottenere lo stato di perfetto equilibrio interno, o omeostasi, dell’organismo immerso in un ambiente soggetto a variazioni e cambiamenti. Le funzioni stesse di ogni animale si caratterizzano per la presenza di stati, ciclici, come le fluttuazioni circadiane, o reattivi a circostanze, come la risposta a un cambiamento meteorologico, che nell’insieme richiedono un adattamento dinamico. Una correzione di parametri, momento per momento, che si realizza in una dimensione così articolata e complessa da non consentire il paragone con alcun dispositivo o insiemi di dispositivi di regolazione ingegneristica concepiti per i più sofisticati strumenti. Lo studio dei processi che permettono la regolazione omeostatica costituisce un’importante branca di studi neuroscientifici che si rapporta e si integra con varie branche della fisiologia.

Il mantenimento dell’omeostasi dei fluidi corporei è un argomento sul quale si indaga attivamente in questo periodo per riuscire a dare risposte ad interrogativi considerati di notevole rilievo biologico, perché i processi necessari a sostenere questo equilibrio hanno un’importanza critica per la sopravvivenza di tutti gli organismi viventi. È noto che deviazioni estremamente piccole dell’asse che indica l’equilibrio dei fluidi nei compartimenti naturali sono in grado di elicitare immediate e automatiche correzioni. Su questi processi le conoscenze sono ancora insufficienti. Per le variazioni di portata maggiore, invece, i dati emergenti dalla ricerca ci consentono di ricostruire un quadro ben definito, nel quale la sete svolge un ruolo cardine.

La sete è un’istanza biologica con un alto potere di attivazione cerebrale, responsabile della motivazione che induce l’animale ad andare alla ricerca di acqua e giungere ad assumere la quantità di liquidi necessaria a ottenere il ripristino dell’equilibrio che era stato alterato da un deficit di acqua. Il processo che consente la rilevazione della deidratazione si conosce nel dettaglio cellulare e molecolare, ma non si sa se, quando si verificano delle riduzioni minime del contenuto idrico, sia reclutato anche il sistema dopaminergico implicato nella motivazione.

Ted M. Hsu e colleghi hanno dato risposta a questo quesito in un interessante studio.

(Hsu T. M., et al. Thirst recruits phasic dopamine signaling through subfornical organ neurons. Proceedings of the National Academy of Sciences USA - Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.2009233117, 2020).

La provenienza degli autori è la seguente: Graduate Program in Neuroscience, Department of Psychology, University of Illinois at Chicago, Illinois (USA).

Le piccole variazioni, di cui si parlava prima, sono rilevate da neuroni omeostatici del primo ordine (primo livello) presenti negli organi circumventricolari della lamina terminale, ma dovrebbero essere trasmessi al circuito per il comportamento motivato. Il rilievo della deidratazione implica segnali di origine periferica e il campionamento del milieu interno da parte di questi neuroni omeostatici della lamina terminale e, in particolare, i neuroni eccitatori che segnalano mediante il rilascio di glutammato, siti nell’organo subfornicale ed esprimenti CaMKIIa (SFO^CaMKIIa). Ma nessuno studio finora condotto ha chiarito se le vie dopaminergiche mesolimbiche, che sono responsabili della motivazione e del rinforzo, integrino le informazioni di questi segnali minimi che si possono definire “preventivi della disidratazione”.

I ricercatori hanno impiegato il metodo della fotometria delle fibre in vivo nell’area tegmentale ventrale (VTA), dove sono localizzate le popolazioni di neuroni dopaminergici, e hanno così misurato le risposte fasiche della dopamina a stimoli predittivi della presenza di acqua.

La sete e non la fame potenziava le risposte dopaminergiche fasiche allo stimolo idrico. Nei ratti euvolemici, l’ormone dipsogeno angiotensina II, ma non l’ormone oressigeno grelina, potenziava le risposte dei neuroni dopaminergici, similmente a quanto osservato nei ratti deprivati di acqua.

Le manipolazioni chemogenetiche di SFO^CaMKIIa hanno rivelato un controllo bidirezionale della segnalazione dopaminergica fasica durante la percezione della segnalazione della ricompensa costituita dall’acqua. Sfruttando il disegno sperimentale within-subject, i ricercatori hanno trovato rapporti predittivi tra cambiamenti nelle risposte della dopamina evocate dallo stimolo e cambiamenti nelle risposte comportamentali, documentando un ruolo delle popolazioni neuroniche dopaminergiche della VTA implicate nella genesi del comportamento motivato, nei cambiamenti minimi e precoci della regolazione indotta dalla necessità omeostatica.

Considerati nell’insieme tutti i dati emersi da questo studio, gli autori deducono un ipotetico meccanismo finalizzato a dare vigore al comportamento diretto a uno scopo: il milieu interno comunica ai circuiti di primo livello, selettivi per lo stato di bisogno, per potenziare le risposte del sistema dopaminergico mesolimbico, che segnalano gli stimoli predittivi della soddisfazione del bisogno che determina il riequilibrio omeostatico.

L’autore 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”).

Roberto Colonna

BM&L-21 novembre 2020

www.brainmindlife.org

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