Si è scoperto come gli NDNF
controllano processi corticali
ROBERTO
COLONNA
NOTE E NOTIZIE - Anno XXII – 01 febbraio
2025.
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]
Nonostante sia stata accumulata una grande mole di dati sugli interneuroni
NDNF dello strato più esterno della corteccia cerebrale, il
loro ruolo fisiologico e il meccanismo molecolare che lo caratterizza finora
non sono stati identificati, rimanendo un rompicapo apparentemente insolubile.
Una tesi implicitamente accettata nelle neuroscienze, perché derivata da
nozioni isto-fisiologiche classiche, suppone che tipi cellulari neuronici
differenti assolvano funzioni differenti, svolte grazie a proprietà specifiche
e precipue di quel tipo cellulare. Un tale assunto, naturalmente, si considera valido
anche per gli interneuroni inibitori contraddistinti come NDNF (neuron-derived neurotrophic
factor) dello strato corticale più superficiale.
Gli NDNF sono unici per localizzazione diffusa e rarefatta, e per il rilascio
esteso in tutte le aree dei neurotrasmettitori inibitori. Recentemente sono
stati fatti notevoli progressi nella loro caratterizzazione molecolare e
cellulare; tuttavia, la parte che svolgono nell’elaborazione neurale
dell’informazione nell’ambito della lamina corticale di appartenenza, non è
stata compresa e definita.
Laura Bella Naumann e colleghi coordinati da Henning Sprekeler,
impiegando una combinazione di esperimenti e modelli teorici, hanno dimostrato
che i neuroni NDNF controllano i circuiti corticali in un modo
assolutamente imprevedibile e peculiare. In breve: rilasciano un
neurotrasmettitore che selettivamente modula l’impulso in uscita di altri
interneuroni, mediante l’inibizione del loro processo di neurotrasmissione
sinaptica, invece di inibirli direttamente con un meccanismo GABAergico classico
e generico. Il tal modo, gli NDNF controllano una parte importante
dell’elaborazione corticale dell’esperienza.
(Naumann L.
B. et al., Layer-specific control of inhibition by NDNF interneurons. Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.2408966122, 2025).
La provenienza degli autori
è la seguente: Institute of Science Technology
Austria, Klosterneuburg (Austria); Modelling of
Cognitive Processes, Berlin Institute of Technology, Berlino (Germania); Bernstein
Center for Computational Neuroscience, Berlino (Germania); Institute for
Physiology, Faculty of Medicine, University of Freiburg, Freiburg (Germania);
Faculty of Biology, Faculty of Medicine, University of Freiburg, Freiburg
(Germania); Spemann Graduate School of Biology and Medicine, University of
Freiburg, Freiburg (Germania); Center for Basics in NeuroModulation,
University of Freiburg, Freiburg (Germania); Science of Intelligence, Research
cluster of Excellence, Berlin (Germania).
L’elaborazione
neuronica dell’input sensoriale esterno nel cervello dei mammiferi è
modellata da informazione top-down generata internamente. Nella
neocorteccia, le proiezioni assoniche top-down formano sinapsi
principalmente su cellule nervose del primo strato (layer
1) della corteccia cerebrale, che contiene questi importantissimi
interneuroni, denominati NDNF per l’espressione caratterizzante di questo
fattore (neuron-derived neurotrophic
factor), e una fitta presenza di ramificazioni
dendritiche delle cellule piramidali. Prendendo le mosse da questo aspetto
morfologico e dall’ipotesi che gli interneuroni NDNF modulino o conformino la
computazione corticale secondo un “criterio specifico dello strato” (layer specific way),
esercitando un’inibizione pre-sinaptica esclusiva sulle sinapsi dello strato 1
e lasciando indisturbate le sinapsi incontrate dal loro assone negli strati
successivi, Laura Bella Naumann,
Henning Sprekeler e colleghi hanno condotto una
sperimentazione per determinare il modo e il meccanismo con cui opera questo
particolare tipo di cellula nervosa corticale.
In primo luogo, i ricercatori hanno ottenuto conferma sperimentale che,
nella corteccia acustica, le sinapsi formate dai terminali assonici di
neuroni esprimenti somatostatina (SOM) con i neuroni NDNF sono effettivamente
modulate dall’acido γ-aminobutirrico (GABA) ambientale.
Passando poi a un modello computazionale, i ricercatori hanno
eseguito un’analisi in base alla quale si è desunto che questo meccanismo
introduce un “motif” distinto di mutua inibizione
tra gli interneuroni NDNF e l’uscita sinaptica degli interneuroni SOM. Tale motif può controllare l’inibizione secondo un
criterio “strato-specifico” e si è verificato che introduce competizione tra
gli interneuroni NDNF e SOM per l’inibizione dendritica sui neuroni
piramidali, secondo precise e differenti scale temporali.
Il flusso di informazione corticale può dunque essere controllato
mediante la redistribuzione dell’inibizione dendritica da scale temporali
veloci a scale temporali lente, e grazie al controllo a scelta
equilibrata tra differenti fonti di inibizione dendritica.
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
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Roberto
Colonna
BM&L-01 febbraio 2025
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