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
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è registrata presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze, Ufficio Firenze 1, in data
16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione scientifica
e culturale non-profit.
[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.