Equilibrio perfetto: come il cervello mette a punto la sua sensibilità
Una percezione sensibile dell’ambiente è fondamentale per guidare il nostro comportamento. Tuttavia, una risposta eccessivamente sensibile dei circuiti neurali del cervello agli stimoli può portare a disturbi dello sviluppo neurologico come l’epilessia. I ricercatori dell'Università di Basilea riferiscono sulla rivista Nature come le reti neuronali nel cervello dei topi sono sintonizzate. Siamo costantemente esposti a una vasta gamma di stimoli sensoriali, dai rumori forti ai sussurri. Per elaborare in modo efficiente queste diverse intensità di stimolo, il cervello deve trovare un equilibrio nella sua reattività. Una sensibilità eccessiva innesca un'eccessiva attivazione delle cellule nervose in risposta a uno stimolo, portando a crisi epilettiche. Al contrario, una sensibilità insufficiente si traduce in una ridotta capacità di percepire e discriminare gli stimoli. Ma come fa il cervello a essere altamente sensibile senza diventare eccessivamente attivato? "La chiave sta nel mantenere un equilibrio tra eccitazione e inibizione neurale", spiega il professor Peter Scheiffele del Biozentrum dell'Università di Basilea. "Nei modelli murini, ora abbiamo scoperto come viene mantenuto questo equilibrio per garantire una funzione cerebrale stabile." Lo studio si è concentrato in particolare sulla neocorteccia, un'area del cervello responsabile della percezione e di una serie di funzioni complesse come l'apprendimento.
Il nostro cervello è costituito da miliardi di cellule nervose interconnesse che interagiscono attraverso le cosiddette sinapsi ed elaborano stimoli sensoriali come suoni, tatto e vista. Mentre i neuroni eccitatori trasmettono il segnale in ingresso, i neuroni inibitori controllano i tempi e l’intensità del flusso di informazioni. Questo sistema di controllo interno garantisce che il sistema nervoso risponda adeguatamente agli stimoli.
Iperattivazione della rete e suo collegamento con l’epilessia
I neuroni sono in grado di rilevare un'elevata attività della rete neuronale e successivamente ridurre la sensibilità del sistema agli stimoli. Ma il modo in cui le cellule vengono istruite a livello molecolare era poco compreso. "Abbiamo ora rivelato che i neuroni eccitatori altamente attivati rilasciano una proteina chiamata BMP2", afferma l'autore principale, il dottor Zeynep Okur. "BMP2 segnala ai neuroni inibitori, avviando un programma genetico che porta alla formazione di nuove sinapsi." Queste sinapsi aggiuntive aumentano l’impatto dei neuroni inibitori e smorzano l’attività della rete.Questo meccanismo di feedback è fondamentale per regolare la sensibilità delle reti neuronali, prevenendo un’attivazione eccessiva e quindi risposte eccessive agli stimoli. "La disattivazione del programma genetico indotto da BMP2 nei neuroni inibitori provoca attacchi epilettici nei topi, ma solo quando sono più grandi", spiega Okur. Pertanto, questo processo è coinvolto negli adattamenti a lungo termine delle reti corticali.
Nuovi approcci per il trattamento dei disturbi dello sviluppo neurologico
La via di segnalazione BMP2 è nota per il suo ruolo nelle prime fasi dello sviluppo cerebrale, in particolare nella differenziazione delle cellule nervose. "Siamo stati in grado di dimostrare che questo percorso viene riproposto per stabilizzare i circuiti neuronali nel cervello adulto" sottolinea Scheiffele. Ciò svolge un ruolo importante per la plasticità cerebrale in età adulta, la base per l’apprendimento e la memoria.
"Ora comprendiamo a livello molecolare come le reti neurali bilanciano l'eccitazione e l'inibizione", riassume Scheiffele. "Con il nostro lavoro stiamo ampliando il repertorio di opzioni per il trattamento dell'epilessia e di altri disturbi dello sviluppo neurologico". Interventi mirati nel percorso di segnalazione BMP2 potrebbero aiutare a mettere a punto e riadattare la sensibilità cerebrale.