03 luglio 2018
Quando una sinapsi si rafforza, le altre vicine s’indeboliscono. Questo meccanismo molecolare ben
definito, basato su una semplice regola, viene controllato da una proteina chiamata Arc, a cui
spetta il compito di mantenere l’equilibrio complessivo che permette al cervello di valorizzare
alcuni stimoli al posto di altri
(red)
da lescienze.it/news
Il cervello umano è costituito da un numero di neuroni variabile tra alcune decine di miliardi a un
centinaio di miliardi, che si scambiano continuamente segnali in forma di impulsi elettrici
attraverso apposite giunzioni.
Il numero di queste giunzioni le sinapsi raggiunge valori ancora più incredibili: da decine di
migliaia di miliardi a milioni di miliardi. Ma laspetto che più colpisce delle sinapsi è la loro
plasticità: cambiano continuamente per numero e intensità, in un perpetuo equilibrio che consente al
cervello di valorizzare alcuni stimoli tralasciandone altri.
Un nuovo studio pubblicato su Science da Mriganka Sur e colleghi del Picower Institute for
Learning and Memory del Massachusetts Institute of Technology ha scoperto che appena una sinapsi si
rafforza, quelle vicine sindeboliscono immediatamente grazie allazione di una proteina cruciale,
denominata Arc (da Activity-regulated cytoskeleton-associated protein).
I comportamenti collettivi dei sistemi complessi hanno sempre regole semplici, e ne troviamo la
conferma anche in questo risultato, ha commentato Sur. Quando una sinapsi si rafforza, entro un
raggio di 50 micrometri cè una diminuzione della forza di altre sinapsi, sulla base di un
meccanismo molecolare ben definito.
In una serie di esperimenti, i ricercatori hanno osservato la plasticità neuronale di alcuni topi di
laboratorio cambiando il campo ricettivo di un neurone, cioè la zona del campo visivo nella quale
deve essere localizzato uno stimolo sensoriale affinché quello specifico neurone possa rispondere.
Gli autori hanno così potuto monitorare da vicino i cambiamenti delle sinapsi del neurone quando
mostravano al topo uno stimolo in un punto al di fuori dal suo campo recettivo originario. Via via
che veniva codificato un nuovo campo recettivo e le sinapsi coinvolte venivano rafforzate, i
ricercatori hanno osservato al microscopio elettronico che le sinapsi vicine si ritraevano. La
scoperta è stata poi confermata, in collaborazione con colleghi del Politecnico di Losanna,
osservando lo stesso fenomeno con una tecnica di microscopia tridimensionale a una risoluzione
ancora più elevata.
Ma come si fa a controllare lapplicazione di una regola apparentemente semplice (se qualcosa
aumenta, qualcosaltro deve diminuire) in un sistema complesso come il cervello?
Sur e colleghi hanno documentato che i cambiamenti che avvenivano nelle sinapsi erano correlati
allespressione di specifici recettori presenti sui neuroni, chiamati AMPA. E lespressione dei
recettori AMPA, a sua volta, era controllata dalla proteina Arc. In altre parole, le sinapsi con
ridotti livelli di Arc erano in grado di esprimere più recettori AMPA, mentre quelle con elevati
livelli di Arc ne esprimevano di meno.
La conclusione è che la proteina Arc mantiene lequilibrio delle risorse sinaptiche, hanno
spiegato i ricercatori. Se qualcosa aumenta, qualcosaltro deve diminuire: il ruolo principale di
Arc è di regolare questo meccanismo. Di conseguenza, lo studio risolve anche un mistero legato ad
Arc: prima dora nessuno aveva capito come mai la proteina, pur agendo per indebolire le sinapsi,
appariva iperattivata nei dendriti in fase di plasticità sinaptica.
La scoperta della regola, ha aggiunto Sur, aiuta a spiegare come potrebbero funzionare apprendimento
e memoria a livello del singolo neurone poiché mostra in che modo un neurone si adegua alla
stimolazione ripetuta di un altro.
Lascia un commento