Lo zoom sui circuiti cerebrali consente ai ricercatori di interrompere l'attività convulsiva

Un team di neuroscienziati ha scoperto, in modelli animali, che possono "spegnere" convulsioni epilettiche. I risultati forniscono la prima prova che mentre diversi tipi di convulsioni iniziano in varie aree del cervello, tutti possono essere controllati prendendo di mira un numero molto piccolo di neuroni nel cervello o i loro assoni neuronali simili a viticci.

L'azzeramento su neuroni specifici suggerisce che il trattamento per l'epilessia può essere migliorato, dicono i ricercatori. Ad esempio, la stimolazione cerebrale profonda utilizzata oggi potrebbe essere minuziosamente mirata al corpo cellulare di questi neuroni o alle aree toccate dagli assoni, a seconda del tipo di attacco, afferma l'investigatore senior dello studio, Patrick A. Forcelli, PhD, un assistente professore di neuroscienze e di farmacologia e fisiologia a Georgetown.

"Abbiamo trovato un importante punto di strozzamento nei circuiti di epilessia nei cervelli di ratto che riteniamo possa essere sfruttato per interrompere l'insorgenza di convulsioni o per fermare la loro propagazione all'interno del cervello", afferma. "La terapia a circuito per le persone aiuterà a compensare gli effetti collaterali noti associati alla terapia farmacologica e ad altre tecniche".

Secondo il CDC, negli Stati Uniti, circa 3 milioni di adulti e quasi 500.000 bambini hanno l'epilessia, rendendo l'incidenza circa l'1% della popolazione e il quarto disturbo cerebrale più comune. (L'epilessia viene diagnosticata quando una persona ha avuto più di un attacco.)

Le convulsioni si verificano quando le cellule nervose nel cervello si inceppano. Mentre ci sono circa 30 tipi specifici di convulsioni, ci sono due categorie principali: focale, che inizia in particolari aree del cervello, e generalizzata, che si verificano quando le cellule nervose su entrambi i lati del cervello si accendono in modo errato. All'interno di questa categoria vi sono convulsioni e assenza convulsive tonico-cloniche.

I ricercatori sanno da circa 30 anni che, pur inibendo una certa area del cervello, la sostanza (SNpr) può aiutare a fermare un attacco, i circuiti attraverso i quali l'SNpr controlla un attacco sono rimasti poco chiari. SNpr è una piccola area in profondità all'interno del cervello. "Di solito si pensa che sia coinvolto nel movimento e nei disturbi del movimento", afferma Forcelli. "Sapevamo che il targeting SNpr può fermare un attacco, ma non sapevamo come. I neuroni in quest'area hanno proiezioni assonali che vanno in molte parti diverse del cervello."

Questo studio, afferma, si basa sul lavoro pionieristico svolto alla GUMC negli anni '80, quando i ricercatori, guidati da Karen Gale, PhD, "costruirono un atlante metaforico di tipo McNally Rand di percorsi neuronali coinvolti in convulsioni ed epilessia - queste mappe hanno è andato avanti sia per la biologia di base che per il trattamento farmacologico dell'epilessia ". L'obiettivo della sua ricerca è "realizzare una versione di" Google maps "con una risoluzione più elevata e la possibilità di ingrandire ogni indirizzo, per migliorare la terapia di stimolazione cerebrale", afferma Forcelli.

Con il suo team, Forcelli ha utilizzato quattro modelli di epilessia sperimentale nei ratti a rischio di convulsioni, progettati per riflettere un diverso tipo di crisi (assenza, tonico-clonico del cervello anteriore, tonico-clonico del tronco cerebrale e limbico) osservate nelle epilessie umane.

Sono stati in grado di fermare questi attacchi posizionando i canali ionici sensibili alla luce nei neuroni del SNpr; quando esposti alla luce, i neuroni possono essere accesi o spenti. Hanno scoperto che le convulsioni potevano essere disattivate dall'attività di silenziamento dei corpi cellulari SNpr o, in alcuni casi, dalle aree in cui questi neuroni proiettano.

"Non possiamo indirizzare la terapia se non sappiamo come funzionano i circuiti. Scoprire che silenziando un'area in cui un SNpr proietta in grado di disattivare convulsioni specifiche suggerisce una terapia molto più mirabile. Ad esempio, la stimolazione cerebrale profonda potrebbe essere mirata a quella zona ", dice Forcelli.