Le complesse diramazioni di un neurone (©VIB 2014)Uno degli enigmi più grandi della biologia è come nascono i neuroni e come si integrano l'uno con l'altro.

Il ricercatore Dietmar Schmucker del VIB-KU Leuven ha dipanato una parte del mistero sulla rivista Science. Egli descrive un meccanismo che spiega nuovi aspetti sul funzionamento del cablaggio dei neuroni altamente ramificati nel cervello.

Queste nuove informazioni su come si formano le complesse reti neurali sono molto importanti per la comprensione e la cura delle malattie neurologiche.

I neuroni, o cellule nervose

Si stima che ogni persona abbia 100 miliardi di neuroni, o cellule nervose. Questi neuroni hanno propaggini sottili, allungate e altamente ramificate chiamate dendriti e assoni. Esse elaborano le informazioni e i segnali del corpo neuronale. I dendriti ricevono impulsi elettrici dagli altri neuroni e li portano al corpo cellulare. Il corpo della cellula decide se gli stimoli devono essere trasferiti, o no, ad altre cellule tramite l'assone.

La cablatura del cervello è molto complessa. Anche se i meccanismi molecolari che spiegano la connessione lineare tra i neuroni sono già stati descritti numerose volte, si sa ancora poco sul funzionamento del cablaggio ramificato nel cervello.

Le connessioni tra le cellule nervose

Ricerche precedenti di Dietmar Schmucker e del suo team avevano portato all'identificazione della proteina Dscam1 nel moscerino della frutta. Il neurone può creare molte varianti proteiche differenti, o isoforme, di questa stessa proteina. L'insieme specifico di isoforme che si forma sulla superficie cellulare di un neurone determina l'identità molecolare unica del neurone e ha un ruolo importante nella creazione di collegamenti accurati. In altre parole, esso determina perché alcuni neuroni entrano in contatto tra loro o si respingono reciprocamente.

Un lavoro recente di Haihuai Lui e Yoshiaki Kise del gruppo di Dietmar indica che i diversi gruppi di isoforme Dscam1 è presente all'interno di un assone, tra una propaggine di nuova formazione e un'altra. Se questo non succede, allora possono avvenire solo connessioni lineari tra i neuroni.

Questi risultati indicano per la prima volta perché possono esserci differenti gruppi delle stesse varianti proteiche in un neurone, e potrebbe spiegare meccanicamente come questo contribuisce al complesso cablaggio nel nostro cervello.

Impatto clinico

Anche se questa ricerca è stata fatta sui moscerini della frutta, essa fornisce nuovi dati per aiutare a spiegare il cablaggio e le interazioni complesse del cervello umano e gettano nuova luce sui disordini neurologici dello sviluppo come l'autismo.

Una conoscenza approfondita della nascita delle cellule nervose e le loro interazioni neurali è considerata essenziale per la futura possibilità di usare la terapia delle cellule staminali come trattamento standard per alcuni disturbi del sistema nervoso.

Fonte:  VIB - Flanders Interuniversity Institute for Biotechnology  (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: H. He, Y. Kise, A. Izadifar, O. Urwyler, D. Ayaz, A. Parthasarthy, B. Yan, M.-L. Erfurth, D. Dascenco, D. Schmucker. Cell-intrinsic requirement of Dscam1 isoform diversity for axon collateral formation. Science, 2014; 344 (6188): 1182 DOI: 10.1126/science.1251852

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