Nuovo meccanismo di persistenza ed epilettogenesi
GIOVANNI
ROSSI
NOTE E NOTIZIE - Anno XXI – 24 febbraio
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]
Uno dei caratteri distintivi della fisiologia del
telencefalo dei mammiferi è rappresentato dallo sviluppo di un’attività
elettrica di rete persistente, dopo un innesco iniziale: le oscillazioni
rilevate a lungo dopo l’avvio sono interpretate come l’elaborazione o
computazione attiva della realtà interna ed esterna. Tale esteso processing
continuo ed automatico di stimoli temporanei si ritiene che costituisca la base
funzionale diretta della cognizione e dell’intelligenza, ma è
anche dimostrato che una tale attività automatica, che ecceda assorbendo in
parte o completamente il flusso di segnalazione fisiologica del complesso dei
sistemi neuronici telencefalici, può essere all’origine di disturbi psichiatrici
e neurologici, e in particolare si ritiene possa essere causa di crisi
epilettiche.
Gli interneuroni inibitori telencefalici
segnalanti mediante GABA e i neuroni piramidali eccitatori
glutammatergici costituiscono dei cicli di feedback negativo che, in
base ad evidenze sperimentali, si ritiene possano attenuare piuttosto che
accrescere l’elaborazione automatica prolungata, inducendo la maggior parte dei
ricercatori ad escluderli quali elementi funzionali alla base dello sviluppo
della persistenza.
In realtà, questi processi non sono stati indagati
in dettaglio e, dunque, Ya-Chin Yang e colleghi vi
hanno provveduto, principalmente allo scopo di individuare il modo in cui
avviene questa amplificazione temporale, così affascinante perché ancora tanto
indefinita. I ricercatori sono riusciti a delineare un quadro dei processi
legati alla regolazione dell’attività telencefalica e, soprattutto, a scoprire il
meccanismo responsabile della persistenza in condizioni ordinarie e dell’epilettogenesi
in condizioni particolari.
(Yang
Ya-Chin et al., Dynamic electrical synapses rewire brain networks for
persistent oscillations and epileptogenesis. Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.2313042121, 2024).
La provenienza degli autori è la seguente: Department
of Biomedical Sciences, College of Medicine, Chang Gung University, Taiwan (Repubblica
di Cina); Graduate Institute of Biomedical Sciences, College of Medicine, Chang
Gung University, Taiwan (Repubblica di Cina); Neuroscience Research Center,
Chang Gung Memorial Hospital, Linkou Medical Center,
Taiwan (Repubblica di Cina); Department of Psychiatry, Chang Gung Memorial Hospital,
Linkou Medical Center, Taiwan (Repubblica di Cina);
Department of Neurology, Chang Gung Memorial Hospital, Linkou
Medical Center, Taiwan (Repubblica di Cina); Department of Physiology, National Taiwan University
college of Medicine, Taipei, Taiwan (Repubblica di Cina).
[Edited by Bruce Bean, Harvard Medical School, Boston, MA (USA)].
Secondo la visione neurofisiologica classica del
ruolo dei circuiti telencefalici locali, gli interneuroni GABAergici realizzano
con i neuroni piramidali glutammatergici dei cicli di feedback negativo
che si ritiene regolino le attività neurali, riportandole allo stato funzionale
originario dopo eventi di attivazione. Tale regolazione inibitoria è stata
esclusa, dunque, nella ricerca del processo motore della persistenza, che
protrae nel tempo un’attività innescata da un evento temporaneo, destinato ad
esaurirsi in breve. Questo prolungamento di attività che, come si è già
ricordato sembra essere alla base dei processi cognitivi superiori e della
stessa intelligenza, consiste in un fenomeno di auto-perpetuazione
comune alla dinamica delle strutture del telencefalo. Ya-Chin
Yang e colleghi hanno focalizzato la loro attenzione sulle sinapsi
elettriche, indagando in particolare, in qualità di sistema neuronico-prototipo
del telencefalo, un circuito dell’amigdala.
I ricercatori hanno analizzato le sinapsi elettriche
che, attraverso GJ (gap junctions), direttamente
collegano gli interneuroni inibitori gabaergici dell’amigdala con i
neuroni eccitatori glutammatergici piramidali dello stesso complesso nucleare,
rilevando una distribuzione attività-dipendente e delineando le conseguenze
funzionali del collegamento diretto mediante GJ delle cellule inibitorie
con le eccitatorie, di un sistema paradigmatico della fisiologia dei circuiti
del telencefalo. L’analisi funzionale chiarisce che queste particolari sinapsi
dotano gli interneuroni di una doppia azione sui neuroni piramidali: 1) un’azione
più rapida di tipo eccitatorio e 2) un’azione più lenta di tipo inibitorio.
Mediante questa risorsa, le GJ forniscono una sorta di drive eccitatorio
intrinseco alla rete, che alimenta i circuiti interconnessi tra cellule
inibitorie e cellule eccitatorie e consente oscillazioni persistenti pur
preservando il noto feedback negativo GABAergico.
La sperimentazione ha evidenziato che l’entità
funzionale delle sinapsi elettriche tra interneuroni e neuroni piramidali
costituisce una realtà che viene ingaggiata o esclusa dal
funzionamento in un modo altamente dinamico, secondo le esigenze delle attività
neurali che determinano la scala spaziotemporale delle reti oscillanti
reclutate.
Questo studio ha scoperto una plasticità di
connessione/disconnessione di ampio raggio e dipendente dal
contesto delle reti neuroniche cerebrali. Questa speciale plasticità si
addice alle necessità della computazione centrale, in costante e dinamica evoluzione
per effetto delle nuove percezioni e della necessità di armonizzare le nuove
tracce di esperienza con le memorie di funzionamento e i loro vincoli. Questa nuova
proprietà delle reti sembra contribuire in modo significativo all’agile,
automatica ed efficiente “elaborazione del mondo” (as
a “world processing system”) costantemente operata dal telencefalo.
Ya-Chin Yang e colleghi ipotizzano che l’epilettogenesi e
un ampio spettro di disturbi clinici possano spiegarsi con anomalie di questa
speciale forma di plasticità delle reti neuroniche telencefaliche. Una
possibilità molto stimolante, in attesa di verifiche e ulteriori
approfondimenti.
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-24 febbraio 2024
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