I moscerini della frutta sono la chiave per il trattamento della demenza? I ricercatori dell'Università di Houston (UH) hanno fatto un passo avanti significativo, svelando i meccanismi del condizionamento pavloviano. Il loro lavoro li aiuterà a capire come si formano i ricordi e, in ultima analisi, a fornire i migliori trattamenti per migliorare la memoria a tutte le età.
Gregg Roman (oto a sinistra), professore associato di biologia e biochimica alla UH, e Shixing Zhang, suo socio di post-dottorato, descrivono i loro risultati in un articolo pubblicato il 27 Novembre in Current Biology, una rivista scientifica bimestrale pubblicata da Cell Press.
"La memoria è essenziale per la nostra funzione quotidiana ed è anche fondamentale per il nostro senso del sé", ha detto Roman. "In larga misura, noi siamo la somma delle nostre esperienze. Quando i ricordi non possono più essere recuperati o abbiamo difficoltà a formarne di nuovi, gli effetti sono spesso tragici. In futuro, il nostro lavoro ci permetterà di avere una migliore comprensione di come si formano i ricordi umani".
Roman e Zhang si sono proposti di svelare alcuni di questi misteri studiando il cervello dei moscerini della frutta (Drosophila). All'interno del cervello della mosca, dice Roman, ci sono le cellule nervose che svolgono un ruolo nell'apprendimento e nella memoria olfattiva. L'apprendimento olfattivo, dice, è un esempio di condizionamento classico descritto per primo da Pavlov nel suo esperimento con i cani. Nel loro studio, i moscerini sono stati addestrati per associare una scossa elettrica debole ad un odore. Dopo l'allenamento le mosche evitavano quell'odore.
"Abbiamo scoperto che queste particolari cellule nervose - i neuroni del lobo gamma dei mushroom bodies o corpora pedunculata nel cervello degli insetti - sono attivati dagli odori. Addestrando i moscerini ad associare un odore ad una scossa elettrica, si cambia il modo in cui queste cellule rispondono agli odori, perchè modificano l'attività dei neuroni del lobo gamma conosciuta come traccia di memoria", ha detto.
"È interessante la scoperta che l'addestramento induce i neuroni del lobo gamma ad essere attivati più debolmente dagli odori che non sono accoppiati ad una scossa elettrica, mentre gli odori accoppiati con scosse elettriche mantengono una forte attivazione di questi neuroni. Così, i neuroni del lobo gamma rispondono con più forza all'odore addestrato rispetto all'odore non addestrato".
Il team ha anche dimostrato che una specifica proteina - G(o) eterotrimerica - è coinvolta naturalmente nell'inibizione dei neuroni del lobo gamma. Roman dice che rimuovendo l'attività di questa proteina esclusivamente dai neuroni del lobo gamma comporta una perdita della traccia di memoria e, quindi, impoverisce l'apprendimento. Pertanto, l'inibizione del rilascio di neurotrasmettitori da questi neuroni, attraverso l'azione della proteina G(o), è fondamentale per formare le tracce di memoria e i ricordi associati.
E' significativo usare i moscerini della frutta perchè, anche se la loro struttura cerebrale è molto più semplice e con molti meno neuroni, il loro corpo fungheo è analogo alla corteccia peririnale degli esseri umani, che svolge la stessa funzione di integrazione e di apprendimento sensoriale. Questa semplicità permette agli scienziati di acquisire conoscenze sul modo in cui i ricordi sono acquisiti, conservati e recuperati.
"La drosophila rappresenta il principio Goldilocks della ricerca neurale, dove una sufficiente complessità comportamentale, convive con un enorme vantaggio nella semplicità neurale", dice Roman. "I comportamenti complessi ci permettono di esaminare molti processi comportamentali come l'apprendimento, l'attenzione, l'aggressività e il comportamenti di tipo-dipendenza, mentre la semplicità ci permette di sezionare le attività cruciali neurali fino alle singole cellule. Inoltre, la drosophila ha il set più potente di attrezzi genetici disponibile per la sperimentazione comportamentale. Usando questi strumenti, stiamo identificando geneticamente le molecole necessarie a questi comportamenti e sezionare la logica dei circuiti neurali che permettono di effettuare i cambiamenti nel comportamento".
La coppia dice che tutta l'esperienza accumulata finora suggerisce che molecole e logica si possono applicare alla maggior parte degli animali, compreso l'uomo, portando ad una comprensione più completa del modo in cui si formano i ricordi nell'uomo, sia a livello molecolare che attraverso l'attività dei circuiti neurali.
La ricerca, inizialmente finanziata da un premio del Norman Hackerman Advanced Research Program dallo stato del Texas, ha potuto contare anche su una sovvenzione del Major Research Instrumentation Program dalla National Science Foundation, che ha fornito il microscopio necessario per misurare l'attività neurale.
Fonte: University of Houston.
Riferimenti: Shixing Zhang, Gregg Roman. Presynaptic Inhibition of Gamma Lobe Neurons Is Required for Olfactory Learning in Drosophila. Current Biology, 2013; DOI: 10.1016/j.cub.2013.10.043
Pubblicato da Lisa Merkl in uh.edu (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.
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