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Come ricordano i neuroni? Con un meccanismo di immagazzinamento basato sul calcio

Come ricordano i neuroni? Con un meccanismo di immagazzinamento basato sul calcioL'immagine di un singolo neurone e di tutti i rami che si estendono da esso. Questi rami, chiamati assoni e dendriti, formano le 'autostrade' lungo le quali passano le informazioni da un neurone all'altro. Queste informazioni sono trasferite nelle 'intersezioni' chiamate sinapsi, un processo essenziale per la formazione di nuovi ricordi. Il corpo della cellula neuronale contiene il nucleo, che è dove inizia la nuova sintesi proteica. Queste proteine viaggiano lungo gli assoni e i dendriti per arrivare alle sinapsi, dove influenzano la funzione sinaptica. (Immagine: Anna Lisa Lucido/[url=http://gladstoneinstitutes.org/node/11302]Gladstone Institutes[/url])]

Ricercatori della Charité - Universitätsmedizin di Berlino hanno identificato un meccanismo a livello dei singoli neuroni (cellule nervose) che può avere un ruolo nella formazione della memoria.


Essi hanno stabilito che degli impulsi elettrici retro-propaganti servono per attivare un recettore all'interno della cellula, ottenendo in tal modo cambiamenti a lungo termine nella risposta del calcio in specifici compartimenti neuronali. I risultati del loro studio sono stati pubblicati sulla rivista scientifica PLoS Biology*.


I risultati della ricerca degli ultimi decenni, indicano sempre di più che i ricordi immagazzinati sono codificati come cambiamenti permanenti della comunicazione neuronale e della forza delle interconnessioni neuronali. Il processo di apprendimento evoca un modello specifico di attività elettrica in queste cellule, che influenza il comportamento di risposta ai segnali ricevuti, l'espressione dei geni e la morfologia cellulare, oltre al processo di apprendimento stesso.


"Si potrebbe dire che queste modifiche definiscono il correlato cellulare dell'engramma della memoria", dice Friedrich Johenning, ricercatore del Centro di Ricerca in Neuroscienze e uno dei due autori principali dello studio. "Il nostro lavoro si concentra sull'identificazione dei meccanismi fisiologici attraverso cui un neurone può implementare cambiamenti a lungo termine della sua risposta", aggiunge la co-autrice Anne-Kathrin Theis.


Nel loro studio gli scienziati sono riusciti a dimostrare che la risposta del calcio nelle spine dei potenziali d'azione retro-propaganti nella struttura dendritica, può subire una enfatizzazione a lungo termine. Le spine sono piccole ma importanti processi dendritici che facilitano la comunicazione tra i neuroni. Ogni volta che un potenziale d'azione retro-propagante incontra una tale spina, la concentrazione di calcio all'interno delle spine cambia, a causa del rapido afflusso di ioni di calcio dall'esterno tramite i canali di ioni sulla membrana plasmatica.


Inoltre viene attivato il recettore intracellulare rianodina, che innesca il rilascio di calcio immagazzinato nella cellula. Questo rilascio dal magazzino conduce a un cambiamento a lungo termine della risposta del calcio, indotta da impulsi elettrici nella spina. Va notato che questi cambiamenti sono locali in natura e limitati alle singole spine; i processi adiacenti rimangono inalterati.


"La sfida ora è accertare esattamente quali influenze esercitano queste risposte di calcio, specifiche per spina, a lungo termine e alterate, sulla comunicazione sinaptica tra i neuroni. E' anche importante stabilire una relazione con i cambiamenti patologici della risposta del calcio presenti nel contesto delle malattie neuropsichiatriche", secondo Dietmar Schmitz, autore senior e responsabile dello studio.

 

 

 


Fonte: Charité - Universitätsmedizin Berlin (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Friedrich W. Johenning, Anne-Kathrin Theis, Ulrike Pannasch, Martin Rückl, Sten Rüdiger, Dietmar Schmitz. Ryanodine Receptor Activation Induces Long-Term Plasticity of Spine Calcium Dynamics. PLOS Biology, 2015; 13 (6): e1002181 DOI: 10.1371/journal.pbio.1002181

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