Scoperta una autoregolazione della
plasticità corticale
GIOVANNI
ROSSI
NOTE E NOTIZIE - Anno XVIII – 20 novembre
2021.
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]
Lo studio della corteccia cerebrale è un’inesauribile
fonte di informazione e conoscenza sull’organizzazione funzionale del sistema
nervoso centrale e, anche se la dettagliata definizione della struttura della
corteccia in tutti i campi cito-architettonici, la precisa descrizione delle
unità colonnari, la comprensione delle attività dei microcircuiti sensoriali e
motori, e perfino la mappa in continuo aggiornamento dell’espressione genica
area per area, possono suggerire l’idea di una conoscenza ormai completa, per
alcuni versi si è soltanto all’inizio, e le indagini su componenti trascurate
in passato continua a riservare sorprese.
La rete perineuronale è una forma di matrice
extracellulare, che si accumula intorno a singoli interneuroni inibitori
esprimenti parvalbumina durante lo sviluppo post-natale, ed è
considerata come una barriera che previene la plasticità dei circuiti neuronici
nella corteccia cerebrale degli individui adulti. Gabrielle Devienne e colleghi coordinati da Bertrand
Lambolez e Bruno Cauli hanno osservato che, inibendo temporaneamente gli
interneuroni positivi alla parvalbumina o i neuroni eccitatori della corteccia
cerebrale, si innesca un decremento di densità della rete
perineuronale.
I risultati di questo interessante studio indicano
che la reti perineuronali sono regolate in dipendenza dell’attività dei
microcircuiti locali e rivelano che un meccanismo dipendente dall’attività
mediante il quale i circuiti corticali del cervello adulto controllano
localmente la propria plasticità.
(Devienne G., et al., Regulation
of perineuronal nets in the adult cortex by the activity of the cortical network. Journal
of Neuroscience 41 (27):
5779-5790 - Epub ahead of print doi:10.1523/JNEUROSCI.0434-21.2021, 2021).
La provenienza degli autori è la seguente: Sorbonne University, INSERM, CNRS, Neuroscience
Paris Seine – Institute of Biology Paris Seine, Paris (Francia); Centre for Interdisciplinary
Research in Biology (CIRB), College de France, CNRS UMR 7241, INSERM U1050, PSL
Research University, Paris (Francia).
Lo studio della plasticità della corteccia cerebrale
è stato impostato e condotto secondo principi specifici e appropriati solo in
epoca recente. I neurobiologi di mezzo secolo fa, sulla scorta di due
concetti-chiave che avevano ricavato dalle loro osservazioni, ossia la plasticità
e la ridondanza dei circuiti neuronici, concepivano i cambiamenti del
cervello adulto pressoché esclusivamente in termini di adattamento compensativo
che sfruttava quello che credevano essere un eccesso “ridondante” di circuiti
per trasferire attività funzionali. La ragione di questa concezione è nel fatto
che le esperienze di plasticità del sistema nervoso di animali adulti
originavano dall’osservazione di danni e lesioni che avevano comportato perdita
di tessuto nervoso e di funzioni connesse. All’origine della concezione attuale
vi sono le osservazioni condotte sulla corteccia sensoriale primaria e,
particolarmente, sulla corteccia visiva.
La plasticità delle mappe corticali e delle
connessioni non si è evoluta nel corso della filogenesi quale risposta di cellule
nervose e reti neuroniche a danni e lesioni ma, come afferma lo studioso di
basi neurali dell’apprendimento percettivo Charles D. Gilbert, la plasticità
corticale costituisce il meccanismo neurale mediante il quale miglioriamo le
nostre abilità percettive[1].
Se prendiamo in considerazione l’attività corticale conseguente
alle informazioni provenienti dalla retina, con riferimento non solo alla
computazione delle aree 17 (V1) e 18 (V2) ma all’insieme delle 32 aree,
rileviamo che molti degli attributi analizzati dalla corteccia visiva, inclusa
l’acuità stereoscopica, la direzione del movimento e l’orientamento, diventano
più efficienti nella loro precisione con la pratica. Già nel 1866 Hermann von
Helmholtz dichiarava che “il giudizio dei sensi può essere modificato dall’esperienza
e dall’esercizio condotto in varie circostanze, e può essere adattato alle
nuove condizioni. Così le persone possono imparare in qualche misura a utilizzare
i dettagli della sensazione che altrimenti sfuggirebbero alla rilevazione e non
contribuirebbero all’ottenimento di un’idea dell’oggetto”[2]. Questo
apprendimento percettivo è la varietà di apprendimento implicito che realizza
la plasticità corticale attualmente oggetto di intensi studi.
Veniamo ora allo specifico argomento dello studio
qui recensito.
L’accumulo di rete perineuronale (PNN, da perineuronal
net) intorno a interneuroni inibitori esprimenti parvalbumina (PV) marca la
chiusura di periodi critici di alta plasticità, mentre la rimozione della PNN
ristabilisce la plasticità nella corteccia degli individui adulti. Bertrand Lambolez, Bruno Cauli, Gabrielle Devienne e altri
colleghi hanno impiegato approcci chemogenetici mirati, in vivo, nella
corteccia visiva del topo adulto. In tal modo, i ricercatori hanno rilevato che
l’inibizione temporanea degli interneuroni PV+, attraverso strumenti
metabotropici e ionotropici, induceva regressione della PNN.
Le
registrazioni elettroencefalografiche indicavano che l’inibizione degli
interneuroni PV non provoca eccitazione squilibrata della rete. Allo stesso modo, l’inibizione dei neuroni
eccitatori locali induceva regressione della PNN, mentre l’eccitazione
chemogenetica sia degli interneuroni PV sia delle cellule nervose eccitatorie
non provocava una riduzione dimensionale della PNN.
I ricercatori
hanno poi osservato che gli interneuroni inibitori PV inibiti
chemogeneticamente mostravano una PNN ridotta rispetto a quella degli
interneuroni vicini non trasdotti, e hanno avuto conferma che i singoli
interneuroni PV esprimono numerosi geni che consentono la regolazione
individuale della densità della propria PNN.
L’insieme
dei risultati, per il cui dettaglio si rimanda al testo integrale dell’articolo
originale, indica che, nella corteccia cerebrale dell’adulto, la densità della
PNN è regolata da cambiamenti locali dell’attività della rete che può essere
innescata dalla modulazione degli interneuroni PV. La regolazione della PNN
fornisce ai circuiti corticali dell’adulto un meccanismo attività-dipendente
per controllare il loro rimodellamento locale.
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”).
Giovanni Rossi
BM&L-20 novembre
2021
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