Interazione
tra neuroni e glia per working memory multiple
ROBERTO COLONNA
NOTE E
NOTIZIE - Anno XIX – 29 ottobre 2022.
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]
È un’impresa
di assoluta importanza nelle neuroscienze la definizione delle basi della working
memory (WM), ossia della memoria di funzionamento che accompagna momento
per momento la nostra vita, fornisce il supporto necessario a tenere il filo di
un discorso, ma interviene anche nei più semplici atti mentali che richiedono l’utilizzo
di dati registrati per l’elaborazione. Le basi neurobiologiche della memoria di
funzionamento finora riconosciute sono prevalentemente riconducibili ai neuroni
della corteccia prefrontale laterale e alle reti dell’ippocampo connesse[1], ma
numerosi studi suggeriscono una complessità, una versatilità e un’efficienza di
questa funzione che non trova riscontro nell’attività delle esigue strutture attualmente
identificate.
La WM si
ritiene possa essere codificata da numerosi e differenti pattern di
attività neurale, che vanno dall’accensione persistente di popolazioni
neuroniche a schemi dinamici di attività delle reti, senza contare che è stata
suggerita la possibilità neurobiologicamente plausibile di meccanismi
silenti per cui la WM è mantenuta grazie a semplici variabili sinaptiche.
Esistono numerosi modelli per questi meccanismi, ma tutti quelli elaborati
finora prendono in considerazione solo le cellule nervose, mentre Maurizio De Pittà e Nicolas Brunel, accettando l’ipotesi di un ruolo
importante svolto dalla glia nei processi psichici inclusi quelli cognitivi alla
base della WM, introducono modelli di reti corticali neuroni-glia in cui la
segnalazione sinapsi-glia può rendere conto sia di una codificazione mediante la
massiccia espressione di potenziali d’azione, sia di una codificazione silente
della WM.
I due autori
propongono argomenti teorici in grado di spiegare gli esiti sperimentali
emergenti che danno conto della natura variegata della codificazione della WM e
del possibile contributo della glia nella realtà fisiologica.
(De Pittà M. et al., Multiple forms of working
memory emerge from synapse-astrocyte interactions in a neuron-glia network
model. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 119 (42): e2207912119
– Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.2207912119, 2022).
La provenienza degli autori è la seguente: Krembil Research Institute, University Health Network, Toronto,
ON (Canada); Division of Mathematical Modeling with Multidisciplinary Applications,
Basque Center for Applied Mathematics, Bilbao (Spagna);
Department of Neurobiology, Department of Physics, Duke University, Durham, NC (USA).
I principali meccanismi proposti alla base della WM
includono l’attività persistente in popolazioni neuroniche, un’attività
variante nel tempo per una popolazione neuronica e processi silenti, in termini
di attività rilevabili, determinati da stati interni nascosti delle popolazioni
neuroniche responsabili. Ancora non si sa se tali meccanismi candidati si
escludano a vicenda, e non si conosce il loro esatto sostrato biofisico (bioelettrico)
e molecolare. Tradizionalmente la WM è stata studiata come proprietà dei neuroni
e delle reti formate dalle loro sinapsi, ma oggi – e da molto tempo – conosciamo
l’importanza della glia, non solo in termini trofici e di sostegno, ma anche per
il contributo che fornisce ai processi dell’encefalo che mediano la cognizione,
l’affettività e le emozioni. In particolare, centinaia di studi hanno
dimostrato il ruolo di modulazione esercitato dagli astrociti sulle reti
neuroniche della corteccia cerebrale.
Maurizio De Pittà e Nicolas Brunel propongono di indagare, per studiare
la WM, un modello di rete che include neuroni e glia, e mostra che le
interazioni glia-sinapsi possono condurre a stati stabili multipli della
trasmissione sinaptica. In dipendenza dei parametri adottati, ciascuno schema
di interazione glia-sinapsi può condurre a un distinto pattern di
attività di rete, e ciascuno di questi può fungere da sostrato della WM.
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-29 ottobre
2022
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Ufficio Firenze 1, in data 16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484,
come organizzazione scientifica e culturale non-profit.
[1] Sul ruolo della corteccia prefrontale
laterale nella working memory si veda: Note e Notizie 22-10-22 Risolta
una controversia su working memory e corteccia prefrontale.