Come dimentica un cervello di mammiferi?

I nostri ricordi sono imperfetti. Probabilmente puoi ricordare con chi hai parlato a cena lo scorso fine settimana ma probabilmente hai dimenticato i dettagli della conversazione. Ricordare troppo può avere i suoi lati negativi: in condizioni come il disturbo da stress post-traumatico, un evento angosciante può rimanere impresso nella mente di un individuo, causando angoscia continua. D’altra parte, anche l’eccessiva perdita di memoria è un problema. La malattia di Alzheimer, ad esempio, è contrassegnata dall’incapacità di ricordare. Usando i topi, gli scienziati hanno ora dimostrato che le cellule immunitarie residenti nel cervello, le microglia, svolgono un ruolo fondamentale nell’aiutare l’organo a dimenticare.

Una volta le microglia erano viste solo come i cani da guardia del cervello, attivate esclusivamente per diffamare agenti patogeni e neuroni morti e morenti. Questa visione è cambiata negli ultimi anni, poiché gli scienziati hanno accumulato prove del fatto che queste cellule hanno compiti ad ampio raggio: durante lo sviluppo, sembrano aiutare a scolpire il cervello tagliando via le sinapsi in eccesso, le connessioni tra i neuroni. E le microglia sembrano essere i principali attori di diverse malattie neurosviluppo e neurodegenerative, tra cui l’autismo e l’Alzheimer. Yan Gu, un neuroscienziato della Zhejiang University School of Medicine in Cina, afferma che lui e i suoi colleghi erano incuriositi dal potenziale legame tra il lavoro sulla potatura microgliale durante lo sviluppo iniziale e la ricerca precedente che indica che le sinapsi sono importanti per l’archiviazione e la codifica dei ricordi. “Ci siamo chiesti se la microglia può eliminare le sinapsi nel cervello adulto”, afferma. “E qual è la relazione tra la perdita di sinapsi da parte della microglia e l’oblio?”

Per rispondere a questa domanda, il gruppo di Gu ha collaborato con altri ricercatori dell’Università di Zhejiang in uno studio, tra cui il neuroscienziato Lang Wang. Hanno esaurito la microglia dal cervello dei topi con farmaci somministrati attraverso il cibo o iniettati direttamente nel cervello. Per valutare la ritenzione della memoria, hanno usato il condizionamento contestuale della paura, una tecnica che prevede il posizionamento di roditori in una gabbia e il loro leggero shock elettrico. (Quando gli animali rientrano nella gabbia, anche in assenza di uno shock, il ricordo dell’esperienza li immobilizza.) I ricercatori hanno scoperto che sebbene questa risposta gelida sia diminuita dopo alcune settimane in animali sani, è rimasta sostanzialmente intatta nella loro microglia- controparti esaurite.

Il team ha quindi condotto una serie di esperimenti per individuare come esattamente la microglia media la dimenticanza. Ospitarono l’ippocampo, una regione del cervello coinvolta nella memoria e nell’apprendimento, e taggarono i neuroni che erano attivi durante il compito di condizionamento della paura contestuale quando gli animali stavano creando ricordi. (Si pensa che questi neuroni associati alla memoria si attivino insieme quando viene richiamato un ricordo.) I ricercatori hanno dimostrato che la riattivazione di queste cellule si è verificata più frequentemente negli animali con deplezione di microglia che in quelli sani.

Ulteriori test hanno rivelato che l’oblio dipendeva dalla capacità della microglia di inghiottire le sinapsi e dall’attività dei neuroni. La soppressione dell’attivazione dei neuroni associati alla memoria ha portato a una maggiore dimenticanza nei topi, suggerendo che l’eliminazione mediata dalla microglia era un meccanismo attraverso il quale si perdono memorie meno utili. I risultati sono stati pubblicati oggi in Scienza.

“Questo è un lavoro molto eccitante”, afferma Paul Frankland, neuroscienziato presso l’Ospedale per bambini malati di Toronto, che non era coinvolto nello studio ma ha collaborato con alcuni dei suoi coautori in passato. “Questo è un nuovissimo tipo di meccanismo di dimenticanza che è stato scoperto.” Secondo Frankland, negli ultimi dieci anni sono stati proposti numerosi meccanismi di cancellazione della memoria, incluso il lavoro del suo gruppo che ha suggerito che la formazione di nuovi neuroni, neurogenesi, consente di dimenticare. In parole povere, l’idea è che l’aggiunta di neuroni introduce nuove connessioni e spezza quelle vecchie, alterando il modello esistente di sinapsi all’interno di engram – insiemi di neuroni in cui sono memorizzati i ricordi – e rendendone più difficile l’accesso.

Sia l’oblio della neurogenesi sia la dimenticanza mediata dalla microglia potrebbero accadere in concerto, aggiunge Frankland, almeno nelle parti del cervello in cui è presente la neurogenesi. Ma guardando le aree dell’ippocampo in cui la neurogenesi si manifesta e non si verifica, Gu e i suoi colleghi hanno dimostrato che l’oblio della microglia potrebbe essere più diffuso in tutto il cervello. “Ciò suggerisce che l’oblio mediato dalla microglia può essere una forma generalizzata di dimenticanza anche nelle regioni cerebrali senza neurogenesi [such as the cortex]”, Dice Gu.

“Questo è stato uno studio davvero interessante”, afferma Soyon Hong, neuroscienziato all’University College di Londra, che non ha preso parte al lavoro. Nota che mentre un altro gruppo ha precedentemente dimostrato che le microglia sono coinvolte formazione di sinapsi durante l’apprendimento, la novità del nuovo documento è che suggerisce che queste cellule svolgono anche un ruolo nell’eliminazione delle sinapsi in un cervello adulto sano. Ci sono ancora molti misteri che rimangono sul meccanismo alla base di questo processo, tuttavia. Precedenti ricerche hanno dimostrato che un componente del sistema immunitario chiamato il sistema di complemento è coinvolto nel tagging sinapsi per potare microglia. Wu e i suoi colleghi hanno dimostrato che questo sistema ha avuto un ruolo anche nell’oblio mediato dalla microglia. Ma domande più specifiche, come quali fattori controllano quali proteine ​​del complemento taggeranno le connessioni neurali per la rimozione della microglia rimangono una domanda aperta, dice Hong.

Gu e i suoi colleghi stanno ora lavorando a ulteriori dettagli sul meccanismo attraverso il quale la microglia individua le sinapsi del bersaglio e se tali processi si guastano in una malattia neurodegenerativa come l’Alzheimer, in cui la microglia iperattiva può svolgere un ruolo. Hong, il cui laboratorio si concentra su un lavoro simile, osserva che la risposta a queste domande potrebbe avere implicazioni importanti in futuro. “Potete immaginare, a lungo termine, per l’Alzheimer e altre malattie che coinvolgono la perdita di memoria, che questa via di segnalazione neuroimmune implicata nella memoria potrebbe essere un obiettivo terapeutico davvero specifico e nuovo”, afferma.

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