Perchè noi umani apprendiamo più velocemente degli animali

7 Nov 2014

La plasticità del cervello, e la sua capacità di adattarsi alle nuove situazioni, non funzionano nel modo in cui si pensava finora, secondo un nuovo studio pubblicato sulla rivista Cell.

Le teorie precedenti si basavano su animali da laboratorio, ma ora i ricercatori del Karolinska Institutet in Svezia hanno studiato il cervello umano.

I risultati dimostrano che un tipo di cellula di supporto, gli oligodendrociti, che ha un ruolo importante nella comunicazione cellulare del sistema nervoso, è più sofisticato nell'uomo che nei ratti e topi, un fatto che può contribuire alla maggiore plasticità del cervello umano.

Il processo di apprendimento si svolge in parte attraverso la creazione di nuove connessioni nel cervello da parte delle cellule nervose, che sono quindi indispensabili per memorizzare le nuove conoscenze. Ma è anche importante che gli impulsi nervosi viaggino ad alta velocità e un materiale speciale chiamato mielina ha un ruolo fondamentale in questo processo.

La mielina funge da strato isolante intorno alle fibre nervose (gli assoni), e grandi quantità di mielina accelerano gli impulsi nervosi e migliorano questa funzione. Quando impariamo qualcosa di nuovo, aumenta la produzione di mielina nella parte del cervello dove avviene l'apprendimento. Questa interazione, per cui lo sviluppo del cervello è guidato dalle richieste che gli vengono imposte, è ciò che noi oggi conosciamo come «plasticità cerebrale».

La mielina è costituita da cellule chiamate oligodendrociti. Da alcuni anni c'è un notevole interesse per gli oligodendrociti e sono stati condotti numerosi studi su topi e ratti. Questi studi hanno dimostrato che, quando le cellule nervose degli animali da laboratorio hanno bisogno di più mielina, vengono sostituiti gli oligodendrociti. I ricercatori hanno quindi supposto che lo stesso valga anche nell'uomo.

I ricercatori del Karolinska Institutet e i loro collaboratori internazionali hanno dimostrato che questo non è vero. Negli esseri umani, la generazione degli oligodendrociti è molto bassa, ma nonostante questo, la produzione di mielina può essere modulata ed aumentata quando necessario. In altre parole, il cervello umano sembra essere già pronto, mentre per topi e ratti, l'aumento della produzione di mielina si basa sulla generazione di nuovi oligodendrociti.

Può essere rilevante perché:

E' un esempio, davvero eclatante, che non sempre quello che la ricerca scopre nei topi, poi è valido nell'uomo.

Diversi farmaci o terapie per l'Alzheimer, che avevano avuto risultati positivi nei topi, hanno miseramente fallito quando sono stati applicati all'uomo.

Nello studio in questione, i ricercatori hanno studiato il cervello di 55 persone decedute nella fascia di età da meno di 1 anno ai 92 anni. Sono riusciti a stabilire che alla nascita la maggior parte degli oligodendrociti sono immaturi.

Essi maturano successivamente ad un ritmo rapido fino ai cinque anni, quando la maggior parte hanno raggiunto la maturità. Dopo di che il tasso di sostituzione è molto basso. Solo un oligodendrocite ogni 300 viene sostituito ogni anno, il che significa che ci teniamo la maggior parte di queste cellule per tutta la vita.

Questo è stato evidente quando i ricercatori hanno datato al carbonio le cellule delle persone defunte. I livelli di isotopi di carbonio-14 hanno subito un forte aumento nell'atmosfera dopo i test nucleari durante la Guerra Fredda, e ci hanno fornito una marcatura della data nelle cellule. Studiando i livelli di carbonio-14 negli oligodendrociti, i ricercatori sono riusciti a determinare la loro età.

"Siamo rimasti sorpresi da questa scoperta. Negli esseri umani, gli oligodendrociti esistenti modulano la produzione di mielina, invece di sostituire le cellule come nei topi. Probabilmente è ciò che ci permette di adattarci e imparare più velocemente. La produzione di mielina è di vitale importanza in diverse patologie neurologiche, come la SM. Ora abbiamo nuove conoscenze di base da sviluppare", dice Jonas Frisén, PhD, professore di ricerca sulle cellule staminali al Dipartimento di Biologia Cellulare e Molecolare del Karolinska Institutet.

Fonte: Karolinska Institutet via EurekAlert! (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Maggie S.Y. Yeung, Sofia Zdunek, Olaf Bergmann, Samuel Bernard, Mehran Salehpour, Kanar Alkass, Shira Perl, John Tisdale, Göran Possnert, Lou Brundin, Henrik Druid, Jonas Frisén. Dynamics of Oligodendrocyte Generation and Myelination in the Human Brain. Cell, 2014; 159 (4): 766 DOI: 10.1016/j.cell.2014.10.011

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