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Cervello: multipli contatti sono cruciali per la formazione di sinapsi
Neuroscienziati del Centro Bernstein di Friburgo e del Forschungszentrum Jülich riferiscono nell'ultimo numero della rivista PLoS Computational Biology che un maggior numero di contatti sinaptici tra le cellule nervose facilita la creazione di un nuovo contatto.
Un meccanismo integrale di fondazione della memoria è la formazione di ulteriori contatti tra i neuroni nel cervello. Tuttavia, finora non si sapeva quali condizioni portano allo sviluppo di tali sinapsi e come sono stabilizzate una volta create.
Attraverso lo studio di modelli matematici, gli scienziati hanno trovato una spiegazione semplice di come e quando le sinapsi si formano - o scompaiono - nel cervello. Gli scienziati hanno esaminato l'ipotesi che le sinapsi tra le cellule nervose si rafforzano se si attivano in rapida successione. Questo consolida la memoria. Il team ha utilizzato modelli informatici teorici per determinare quali condizioni devono essere presenti perchè le sinapsi si formino - o scompaiano.
Fino ad ora non era noto come viene deciso, a livello delle singole cellule nervose, se deve essere formata o interrotta una connessione con un altro neurone. Il problema è che una singola cellula non ha accesso alle informazioni che consentono a una sinapsi di contribuire alla creazione di un ricordo particolare.
Il Dr. Moritz Deger dal Centro Bernstein di Friburgo e i suoi colleghi hanno trovato un semplice meccanismo che permette loro di spiegare la formazione di sinapsi: se una cellula nervosa è già collegata ad una seconda cella da numerosi contatti sinaptici, tutti i contatti lavorano insieme per stimolare quest'ultima cellula. Ciò significa che in queste condizioni i singoli contatti cooperano per formare le sinapsi.
Ma la sinapsi si forma e rimane solo se i neuroni si attivano nel giusto ordine, altrimenti sparirà nuovamente. Questo ordine nell'attività delle cellule deve essere misurabile per i contatti sinaptici, ed in effetti i fisiologi hanno già trovato composti chimici all'interno del cervello che potrebbero svolgere questo ruolo.
Come riferiscono gli scienziati di Friburgo e di Jülich, il loro modello matematico é in grado di spiegare la frequenza delle connessioni sinaptiche osservate negli esperimenti. Questa è una forte indicazione che essi hanno scoperto un meccanismo a lungo cercato della formazione della memoria.
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Fonte: Materiale del Forschungszentrum Juelich.
Riferimento: Moritz Deger, Moritz Helias, Stefan Rotter, Markus Diesmann. Spike-Timing Dependence of Structural Plasticity Explains Cooperative Synapse Formation in the Neocortex. PLoS Computational Biology, 2012; 8 (9): e1002689 DOI: 10.1371/journal.pcbi.1002689.
Pubblicato in ScienceDaily il 21 Settembre 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari.
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