PRIMO RILIEVO IN VIVO
DELL’ELABORAZIONE DI SINGOLI NEURONI
La prima descrizione delle variazioni dinamiche dei potenziali di membrana di singoli neuroni sensoriali durante una specifica attività compiuta da un animale, è stata pubblicata su Nature Neuroscience in un report di Sylvain Crochet e Carl Petersen del Brain Mind Institute di Losanna in Svizzera (Correlating whisker behaviour with membrane potential in barrel cortex of awake mice. Nature Neuroscience 9, 608-610, 2002).
Gli autori hanno messo a punto un sistema straordinariamente efficace per la misurazione dell’attività di neuroni corticali sensoriali in topi svegli e normalmente reattivi a circostanze ambientali.
I neuroni dei campi a barile della corteccia cerebrale del topo presentano una stretta correlazione somatotopica con le singole vibrisse e traducono il loro movimento in segnali sinaptici specifici e selettivi. Le vibrisse sono studiate adoperando un’identificazione convenzionale che impiega lettere e numeri corrispondenti al settore di localizzazione sul muso dell’animale; Crochet & Petersen hanno isolato la vibrissa C2 e, mediante un sistema di imaging ottico ad alto potere risolutivo, hanno identificato nel campo a barile corrispondente i neuroni emettitori del segnale C2. Per studiare gli eventi sinaptici fondamentali nell’elaborazione sensoriale hanno effettuato registrazioni -mediante whole-cell patch-clamp- del potenziale di membrana dei neuroni del campo a barile di C2, mentre questa vibrissa veniva stimolata manualmente e durante il comportamento spontaneo.
I due ricercatori hanno misurato le variazioni del potenziale di membrana in assenza di movimento delle vibrisse e le hanno confrontate con quelle che accompagnavano il rapido movimento nel comportamento esplorativo degli animali. Il movimento delle vibrisse è stato filmato con una tecnica speciale per la valutazione quantitativa, ed è stato comparato con l’andamento dei potenziali di membrana.
Il confronto ha mostrato, nei neuroni dei campi corticali, potenziali con oscillazioni di bassa frequenza e grande ampiezza quando le vibrisse erano a riposo, viceversa oscillazioni di alta frequenza e piccola ampiezza durante i movimenti.
Per studiare la risposta sensoriale, Crochet e Petersen hanno incollato alla vibrissa C2 una particella metallica ed hanno impiegato un impulso magnetico di breve durata per muoverla. Così hanno potuto rilevare che, quando la stimolazione avviene mentre la vibrissa è ferma, il neurone risponde con una marcata depolarizzazione, quando avviene durante il movimento spontaneo, si nota una ridotta ampiezza del potenziale di risposta.
In sintesi, questa ricerca evidenzia chiaramente che la condizione fisiologica in cui avviene la stimolazione ha un ruolo rilevante, perché lo stesso stimolo provoca una risposta sensoriale molto più alta a riposo che in attività.
Il sistema messo a punto dai due autori di questo lavoro ha il pregio di registrare, nell’animale sveglio e normalmente reattivo, la base bioelettrica di risposte specifiche fino al livello dei singoli neuroni, pertanto avrà certamente ulteriori impieghi nello studio del neural processing.
L’autrice della nota ringrazia Isabella Floriani per la correzione della bozza.