Un nuovo modello di regolazione
neuronica spiega anche il PTSD
ROBERTO
COLONNA
NOTE E NOTIZIE - Anno XX – 01 luglio
2023.
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]
I singoli neuroni, i circuiti neuronici e le reti di
cellule nervose, che costituiscono il nostro cervello e l’intero sistema
nervoso centrale degli animali in generale, devono conservare tutti i processi
essenziali per la vita dell’organismo, nonostante il mutare delle condizioni
ambientali e di una varietà di stimoli ed eventi che inducono reazioni intense
e perturbazioni talora estreme del regime fisiologico. In che modo le cellule
nervose possono esercitare il controllo sulle proprie risposte agli eventi e
ripristinare l’omeostasi naturale originaria o forme evolute durante la vita
dell’organismo quali migliori risposte ad un ambiente costantemente mutato?
L’approdo teorico degli ultimi vent’anni e la
pratica sperimentale quotidiana hanno consentito di concepire modelli
sostanzialmente basati sulla concentrazione di ioni calcio: i neuroni
monitorano la propria attività rilevando i livelli di concentrazione del Ca2+
intracellulare per regolare la propria eccitabilità intrinseca. Modelli basati
su sensori multipli possono distinguere fra differenti pattern di
attività, ma studi recenti che hanno adottato sensori multipli per mettere alla
prova la validità dell’assunto teorico hanno evidenziato problemi rilevanti.
Infatti, i modelli a sensori multipli hanno prodotto instabilità che
portano la conduttanza dei modelli a oscillare e poi a crescere
senza limiti e, in ultimo, a divergere.
Leandro M. Alonso e colleghi hanno affrontato questo
problema sottoponendo a verifica un nuovo modello, in cui la scelta di segnale
della regolazione omeostatica dell’eccitabilità intrinseca produce un
immagazzinamento criptico a lungo termine delle perturbazioni precedenti.
(Leandro
M. Alonso et al., Gating of homeostatic regulation of intrinsic excitability
produces cryptic long-term storage of prior perturbations. Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.2222016120, 2023).
La provenienza
degli autori è la seguente: Volen Center and Biology Department, Brandeis University, Waltham, MA (USA).
Negli animali che vivono a lungo, i neuroni devono rimpiazzare
i canali ionici e altre proteine di membrana molte volte nel corso della vita.
Questo modello aggiornato di regolazione omeostatica di attività intrinseca
consente il recupero da molte perturbazioni, è tarato on e off a
seconda dell’estensione della deviazione dai livelli di attività desiderata, e
può fornire conoscenza nelle variazioni nascoste o criptiche, che possono
essere rivelate da specifici insiemi di cambiamenti ambientali.
Alonso e colleghi presentano un termine di
degradazione non lineare che esplicitamente previene il fenomeno della
crescita delle conduttanze massimali al di là del limite. In breve, i
ricercatori hanno combinato i segnali dei sensori in un master feedback signal che può essere impiegato per modulare la scala
temporale di evoluzione della conduttanza. In termini anatomo-funzionali,
questo significa che il feedback negativo può essere spostato su on
o su off in base alla distanza del neurone dal suo elemento biologico
ricevente. Questo modello modificato, in funzione è in grado di consentire il
recupero da molte perturbazioni.
Un aspetto di notevole rilievo è costituito dal
fatto che depolarizzare i modelli allo stesso potenziale di membrana con
l’iniezione di corrente o con alti livelli simulati di K+ extracellulare
produce differenti cambiamenti nelle conduttanze, suggerendo che è necessaria
molta cautela nell’interpretazione delle manipolazioni che servono da esempio
per l’aumento di attività neuronica.
Questi modelli accumulano le tracce di precedenti
perturbazioni, che risultano invisibili nella loro attività di controllo
post-perturbazione, ma che danno forma alle risposte successive, dopo le
perturbazioni. L’esistenza di questi cambiamenti nascosti o criptici può spiegare
la fisiopatologia di condizioni come il disturbo post-traumatico da stress
(PTSD, da Post-traumatic stress disorder),
che presenta manifestazioni clinicamente evidenti solo in risposta a specifiche
perturbazioni.
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-01 luglio 2023
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