Archipallido e nuovi circuiti pallidostriati

 

 

GIOVANNI ROSSI

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XXI – 27 gennaio 2024.

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]

 

Oltre dieci anni fa, l’identificazione di un nuovo input inibitorio originato dal segmento esterno del globo pallido e diretto esclusivamente allo striato ha aperto una nuova via di indagine neurobiologica e neurofisiologica, che oggi è approdata a nuove e interessanti acquisizioni sui cicli funzionali pallido-striatali.

Un rilevante segnale GABAergico è generato da una sotto-popolazione di neuroni inibitori della porzione filogeneticamente più antica o archi-pallidale, che occupa la parte esterna del nucleo; al livello di singola cellula, queste proiezioni dell’archi-pallido costituiscono una delle più grandi fonti estrinseche di acido γ-aminobutirrico nell’innervazione dello striato dorsale. Proprio tale scoperta ha fatto sorgere nuove domande sul ruolo di queste connessioni nell’elaborazione dell’informazione nei nuclei dello striato, sul circuito di cui fanno parte questi neuroni e sulla loro influenza sul comportamento; in particolare, specialmente per ciò che concerne l’alternativa tra selezione dell’azione e inibizione dell’azione.

Lise Guilhemsang e Nicolas P. Mallet hanno realizzato una rassegna ragionata dei nuovi studi estraendone dati per comporre il mosaico delle nuove conoscenze: i neuroni archi-pallidali presentano un’organizzazione anatomo-funzionale differente da quella dei neuroni prototipici delle descrizioni classiche, hanno proprietà molecolari particolari e distintive, infine offrono all’analisi funzionale molti spunti interessanti circa la loro peculiare organizzazione sinaptica in input/output.

I due autori presentano i risultati sperimentali a sostegno di una modalità d’azione dei neuroni archi-pallidali, che consiste nel convogliare l’inibizione a feedback sullo striato, e poi spiegano come questo meccanismo sia differentemente modulato da ciascuna delle due vie di proiezione striatale. Infine, analizzano le ipotesi sui meccanismi mediante i quali i neuroni del segmento esterno del globo pallido contribuiscono all’esecuzione e all’inibizione delle azioni striatali.

(Guilhemsang L. & Mallet N. P., Arkypallidal neurons in basal ganglia circuits: Unveiling novel pallidostriatal loops? Current Opinion in Neurobiology 84, 102814, February 2024).

La provenienza degli autori è la seguente: Institute of Neurodegenerative Diseases, University of Bordeaux, CNRS, Bordeaux (Francia).

I nuclei della base encefalica o basal ganglia, secondo la denominazione impropria ma entrata nell’uso da decenni, sono studiati quasi esclusivamente secondo un criterio fisiologico che aggrega a queste formazioni sottocorticali, studiate in passato soprattutto in rapporto ai “circuiti riverberanti della base”, una formazione che nell’uomo appartiene al mesencefalo, ossia la substantia nigra di Sömmering o sostanza nera, in quanto funzionalmente correlata – e negli animali di laboratorio anche anatomicamente prossima – ai nuclei della base telencefalica. Si definisce neostriato l’insieme dei nuclei caudato e putamen, si considera lo striato ventrale nel suo insieme, poi il nucleo subtalamico (STN) e si distinguono i due segmenti interno ed esterno del globo pallido, indicandoli con GPi e GPe; infine, la sostanza nera (SN) è distinta in parte reticolata (SNr) e parte compatta (SNc).

Queste formazioni sono organizzate topograficamente e sono associate funzionalmente ad aree talamiche e corticali specifiche mediante 4 circuiti rientranti principali, agenti in parallelo e denominati scheletromotorio, oculomotorio, associativo e limbico. Il primo è stato studiato molto più degli altri perché sede della fisiopatologia di disturbi ipocinetici ed ipercinetici del movimento, dalla malattia di Parkinson alla malattia di Huntington.

Il circuito scheletromotorio è centrato sulle regioni somatomotoria, motoria e pre-motoria della corteccia, che inviano proiezioni sovrapposte alle parti dello striato più strettamente legate al movimento, quali il putamen e il nucleo STN. Da queste sedi di input, l’informazione è poi trasmessa ai nuclei di output GPi e SNr. Le connessioni tra striato e GPi/SNr sono organizzate in via diretta e via indiretta: la via diretta è una proiezione mono-sinaptica; via indiretta è invece una connessione poli-sinaptica che attraversa GPe e STN prima di raggiungere GPi/SNr. Il segnale in uscita da GPi/SNr è diretto al talamo: quello associato al movimento va da GPi va al nucleo ventrolaterale del talamo che, a sua volta, proietta alla corteccia motoria primaria, all’area motoria supplementare e ad altre aree corticali pre-centrali[1].

Lise Guilhemsang e Nicolas P. Mallet avanzano delle ipotesi personali sulla fisiologia di circuito che interessa i neuroni inibitori del pallido laterale, per la cui esposizione dettagliata si rimanda alla lettura del testo integrale dell’articolo originale.

In estrema sintesi, i due autori hanno dimostrato che i neuroni dell’archi-pallido rappresentano un’altra fonte di impulso inibitorio GABAergico striatale, strategicamente posta a contribuire all’elaborazione della selezione/inibizione dell’azione, specialmente in ordine alle proiezioni di queste cellule inibitorie alla parte dorsale dello striato. Tale significativo contributo fisiologico suggerisce anche l’interessante possibilità della partecipazione di queste fibre ad aspetti fisiopatologici dei disturbi del movimento: una questione ormai matura per future indagini.

Inoltre, è ragionevole supporre che la funzione dei neuroni archi-pallidali vada oltre il dominio motorio per effetto delle proiezioni dei loro assoni ad altre regioni dello striato. Una ricerca recente ha suggerito l’esistenza di neuroni archi-pallidali anche nel pallido ventrale, che potrebbe svolgere un ruolo cruciale nella regolazione delle funzioni dei loop BG ventrali, quali quelli in rapporto con l’elaborazione della ricompensa e dello stress.

Concludendo, i multiformi ruoli dei neuroni dell’archi-pallido nell’orchestrare vari aspetti della funzione dei nuclei della base telencefalica (gangli basali) evidenziano la complessità e la ricchezza di questi circuiti neuronici, indicando nuove vie da esplorare al fine di caratterizzare con precisione questi sistemi nella fisiologia e nella patologia.

 

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-27 gennaio 2024

www.brainmindlife.org

 

 

 

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[1] Queste connessioni sono quelle di più consolidata acquisizione, verificate sperimentalmente numerose volte. GPi/SNr proiettano anche al nucleo talamico CM e al nucleo peduncolo-pontino del tronco encefalico.