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I meccanismi alla base della stabilità e della plasticità dei circuiti neuronali nell'ippocampo, la parte del cervello responsabile della memoria spaziale e della memoria dei fatti e degli eventi di tutti i giorni, è un importante centro di studi nel campo delle neuroscienze.

Capire esattamente come un cervello 'sano' immagazzina ed elabora le informazioni è fondamentale per prevenire e invertire i guasti alla memoria causati dall'Alzheimer (AD), la forma più comune di demenza nella vecchiaia.

Sappiamo che l'iperattività dell'ippocampo è associata alle condizioni che conferiscono il rischio di AD, compreso il decadimento cognitivo lieve amnesico (aMCI). Un nuovo studio dell'Università di Tel Aviv (TAU) ritiene che il «recettore del fattore 1 di crescita tipo-insulina» (IGF-1R), il regolatore 'principale' della durata della vita, abbia un ruolo fondamentale nel regolare direttamente il trasferimento e l'elaborazione delle informazioni nei circuiti neurali dell'ippocampo.

La ricerca dimostra che l'IGF-1R è il regolatore differenziale di due diverse modalità di trasmissione - spontanee e evocate - nei circuiti ippocampali del cervello. I ricercatori sperano che i loro risultati possono servire a individuare una nuova direzione per terapie atte trattare i pazienti nelle fasi iniziali dell'Alzheimer.

Lo studio è stato guidato dalla Dott.ssa Inna Slutsky della Scuola Sagol di Neuroscienze e della Sackler School of Medicine della TAU ed è stato eseguito dalla dottoranda Neta Gazit. E' stato pubblicato di recente sulla rivista Neuron. "Le persone che hanno un rischio di AD mostrano un'iperattività nell'ippocampo, ed i nostri risultati suggeriscono che l'attività dell'IGF-1R può contribuire in modo importante a questa anomalia", ha concluso la Dott.ssa Slutsky.

Risolvere una controversia

"Sappiamo che la segnalazione dell'IGF-1R controlla la crescita, lo sviluppo e la durata della vita, ma il suo ruolo in AD era finora controverso", ha detto la dott.ssa Slutsky. "Per risolvere questa controversia, abbiamo dovuto capire come funziona fisiologicamente l'IGF-1R nel trasferimento e nella plasticità sinaptica".

Usando culture cerebrali e fettine [di tessuto cerebrale], i ricercatori hanno sviluppato un approccio integrato che caratterizza il sistema cerebrale su scale diverse: dal livello di interazioni proteica, al livello delle singole sinapsi, delle connessioni neuronali e dell'intera rete dell'ippocampo. Il team ha cercato di affrontare due questioni importanti: se gli IGF-1R sono attivi nelle sinapsi e se trasducono segnalazione a riposo, e come influenzano la funzione sinaptica.

"Abbiamo usato il «trasferimento di energia a risonanza di fluorescenza» (FRET) per stimare l'attivazione dei recettori a livello di singola sinapsi", ha detto la dott.ssa Slutsky. "Abbiamo scoperto che gli IGF-1R sono pienamente attivati in condizioni di riposo, modulando il rilascio di neurotrasmettitori dalle sinapsi".

Mentre l'applicazione acuta dell'ormone IGF-1 è risultata inefficace, l'introduzione di vari bloccanti IGF-1R ha prodotto effetti robusti doppi: in particolare l'inibizione del rilascio di un neurotrasmettitore evocato da picchi, impulsi elettrici nel cervello, e ha enfatizzato il rilascio spontaneo del neurotrasmettitore.

Un test per l'Alzheimer?

"Quando abbiamo modificato il livello di espressione dei IGF-1R, si è alterata la trasmissione e la plasticità sinaptica nelle sinapsi dell'ippocampo, e un aumento dell'espressione di IGF-1R ha provocato un rilascio maggiore di glutammato, migliorando l'attività dei neuroni dell'ippocampo", ha detto la Gazit.

"Secondo noi dei piccoli inibitori dell'IGF-1R, che sono attualmente in fase di sviluppo per il cancro, dovrebbero essere testati per ridurre l'attività aberrante nel cervello delle fasi iniziali dell'Alzheimer", ha detto la dott.ssa Slutsky.

I ricercatori stanno attualmente progettando di studiare come la segnalazione dell'IGF-1R controlla la stabilità dei circuiti neurali su un arco di tempo prolungato.

Hanno contribuito a questa ricerca la Dott.ssa Irena Vertkin, la dott.ssa Ilana Shapira, Edden Slomowitz, Maayan Sheiba e Yael Mor del laboratorio della Dott.ssa Slutsky alla TAU, e Martin Helm e il Prof. Silvio Rizzoli, dell'Università di Göttingen.