La ricerca descritta sta esaminando l'interazione tra astrociti (cellule gliali) e neuroni.

Un team di scienziati del Krembil Brain Institute, che fa parte della University Health Network di Toronto e della Duke University di Durham, in Carolina del Nord, ha sviluppato il primo modello di computer che prevede il ruolo delle cellule gliali corticali nella cognizione.

"Il ruolo dei neuroni è ben documentato, ma essi sono inframezzati da cellule gliali e molte sinapsi nel cervello hanno glia nelle vicinanze", afferma il dott. Maurizio de Pittà, scienziato del Krembil Brain Institute e primo autore dello studio pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences. "Attualmente non capiamo come i neuroni e le glia lavorano insieme o come la disfunzione gliale contribuisca ai deficit cognitivi".

Le cellule gliali sono abbondanti in tutto il cervello e hanno diversi ruoli importanti. Si è pensato a lungo che queste cellule fossero degli astanti passivi, che supportavano fisicamente neuroni e sinapsi, portavano nutrienti ai neuroni e rimuovevano tossine e prodotti di scarto.

Tuttavia, gli scienziati hanno scoperto di recente che le glia interagiscono con i neuroni proprio come i neuroni comunicano tra loro attraverso segnali chimici. Questo studio presenta la prima teoria sul ruolo delle glia nell'elaborazione cognitiva nel cervello.

"Il tipo di cellule gliali che studiamo - chiamate astrociti - può modificare l'attività dei nostri circuiti cerebrali e influenzare il modo in cui ci comportiamo", afferma il dott. De Pittà.

Lo studio ha esaminato il ruolo degli astrociti nella memoria di lavoro, che è la capacità di archiviare informazioni per compiti in atto, come seguire la trama di un film o contare fino a 10. Nelle parole del dott. De Pittà:

"Sappiamo che gli astrociti rilasciano segnali chimici specializzati e abbiamo dimostrato che questa segnalazione potrebbe mediare le diverse letture della memoria di lavoro.

"Rivelando che le interazioni chimiche tra neuroni e astrociti potrebbero essere al centro della memoria di lavoro, potremmo capire anche cosa va male quando abbiamo dei deficit nella memoria di lavoro, che sono spesso segnali di avvertimento dei principali disturbi cerebrali.

"Se vogliamo capire veramente la disfunzione nella memoria di lavoro, dobbiamo considerare l'interazione tra cellule gliali e neuroni".

Lo studio ha fatto anche le seguenti osservazioni:

• come i sistemi radio, tradizionalmente si è considerato che le sinapsi trasmettessero su una singola banda di frequenza; considerando anche gli astrociti, ora sappiamo che possono esserci più bande di frequenza;
• si ritiene generalmente che diverse forme di memoria di lavoro si basino su vari circuiti; tuttavia, questo studio mostra che gli stessi circuiti neuroni-glia potrebbero codificare varie forme di memoria di lavoro;
• il modo in cui gli astrociti sono disposti rispetto ai neuroni potrebbe controllare la nostra capacità di memoria di lavoro o quante cose possiamo tenere in mente contemporaneamente.

Attualmente, non esistono tecniche efficaci per registrare l'attività gliale nel cervello umano. I ricercatori sperano di riuscire a creare un modello altamente fedele, un 'gemello digitale', dei circuiti neuroni-glia del cervello, dai geni alle cellule. Tale modello può aiutare a scoprire i marcatori delle interazioni neuroni-glia e migliorare la diagnosi e il trattamento di varie malattie cerebrali, come l'Alzheimer, il Parkinson e l'epilessia.

"Con la nostra nuova teoria, non stiamo vedendo il cervello solo in bianco e nero, cioè se le popolazioni di neuroni sono attive o inattive. Piuttosto, stiamo osservando il cervello in technicolor, comprendendo meglio la comunicazione cellulare, includendo le glia e la loro segnalazione", afferma il dott. De Pittà. "Questo ci dà un quadro molto più completo e realistico della complessità del cervello".

Con l'avanzare della tecnologia, De Pittà e il suo team del Krembil, useranno i loro modelli per sviluppare tecniche per modificare l'attività dei circuiti neuroni-glia e trattare le malattie:

"Il nostro obiettivo finale è studiare le interazioni neuroni-glia per scoprire nuovi obiettivi terapeutici per i disturbi cerebrali".