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Il modo di muoversi in un labirinto virtuale può predire una futura insorgenza di Alzheimer

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Il modo in cui ci si muove in un labirinto virtuale può predire la probabilità di soffrire di Alzheimer. Questa è la conclusione di un nuovo studio, che ha scoperto che le persone a rischio di Alzheimer hanno una minore attività in una rete scoperta di recente delle cellule cerebrali di navigazione, conosciute come 'cellule di griglia'. La scoperta potrebbe portare a nuovi modi per diagnosticare questa malattia debilitante.


La scoperta della rete di cellule di griglia ha fatto vincere il Premio Nobel per la Medicina o Fisiologia lo scorso anno. I neuroni che compongono la 'griglia' sono disposti in un reticolo triangolare nella corteccia entorinale, un'area del cervello usata per la memoria e la navigazione. La 'griglia' si attiva in diversi modelli, in base al modo in cui gli individui si muovono, tenendo traccia della nostra posizione nel piano delle coordinate.


I ricercatori pensano che le cellule aiutino a creare mappe mentali e che ci permettano di muoverci negli spazi, anche in assenza di segnali visivi. "Se chiudi gli occhi e fai dieci passi in avanti, giri a destra e fai altri tre passi in avanti, si pensa che le cellule della griglia tengano traccia della posizione", dice il neuroscienziato Joshua Jacobs della Columbia University.


E' interessante notare che le persone con la cosiddetta variante e4 del gene APOE (il fattore di rischio genetico più grande per lo sviluppo dell'Alzheimer più tardi nella vita), hanno un rischio più alto di sviluppare anomalie nella loro corteccia entorinale. Poiché le cellule di griglia si trovano nella stessa area, gli scienziati si sono chiesti se il fatto che i pazienti di Alzheimer hanno più probabilità di perdersi e hanno difficoltà a navigare potrebbe dipendere da un danno alla rete.


I ricercatori hanno reclutato due gruppi di giovani adulti senza sintomi di Alzheimer. Uno era formato da portatori di una copia della variante APOE-e4 mentre l'altro gruppo no. I partecipanti sono stati poi invitati a girare in una arena circolare virtuale. Lo spazio aveva un cielo blu, alcune montagne in lontananza, e un piano di erba disseminato di oggetti di uso quotidiano come palloni da basket e melanzane.


I partecipanti hanno completato le attività che implicavano la raccolta degli oggetti virtuali e il ritorno successivo alla posizione originale. Il team ha monitorato l'attività cerebrale di ogni partecipante durante il processo tramite fMRI (scansioni a risonanza magnetica funzionale), una procedura che misura l'attività cerebrale in base al flusso ematico.


Le cellule di griglia stesse non possono essere esposte direttamente alla fMRI, ma i recenti progressi nella tecnologia hanno permesso agli scienziati di catturare 'rappresentazioni simili alla griglia' come sostituti. In linea con le ipotesi, i partecipanti che la versione e4 del gene APOE hanno mostrato nello studio un minor numero di rappresentazioni di tipo griglia, rispetto ai coetanei.


Tuttavia, il gruppo a rischio è andato altrettanto bene nel campo: "Inizialmente sembrava una sorta di paradosso", dice il neuroscienziato Nikolai Axmacher, della Ruhr University di Bochum in Germania, uno degli autori dello studio. Una ipotesi è che il cervello potrebbe compensare con altre aree, cioè che il compito di navigazione venga eseguito al di fuori della rete delle cellule di griglia.


Durante l'esperimento Axmacher e il suo team hanno anche osservato un incremento di attività nell'ippocampo (un'area vicina del cervello solitamente implicata nelle emozioni e nella memoria), ma solo nella popolazione a rischio che non faceva affidamento sulla rete delle cellule di griglia. "Questo suggerisce che è possibile usare il sistema delle cellule di griglia, oppure l'ippocampo".


Di interessante ci sono state differenze di comportamento a seconda di quale parte del cervello era usato dai partecipanti per navigare, suggerendo che i diversi sistemi usano strategie diverse per l'orientamento spaziale: i partecipanti con un minor numero di rappresentazioni di tipo cellule di griglia erano più propensi a tenersi sui bordi dell'ambiente virtuale durante l'esperimento. L'altro gruppo usava l'intera area.


Ci vorranno altri esperimenti per confermare eventuali ipotesi, ma forse quella più probabile è che navigare al centro dell'arena, con un minor numero di punti di riferimento visivi, è più difficile senza l'attività delle cellule di griglia. "Le implicazioni potenziali di questo lavoro sono interessanti perché indicano che le cellule di griglia funzionanti correttamente sono correlate con il comportamento spaziale umano", dice Jacobs, che non era coinvolto nello studio.


I risultati suggeriscono che potrebbe essere necessario qualcosa di più che eliminare la rete delle cellule di griglia per causare i problemi di navigazione presenti nei malati di Alzheimer. Ma offre anche un nuovo percorso potenziale di studio. L'Alzheimer è una delle malattie più studiate al mondo, ma i ricercatori hanno avuto un successo limitato nel prevenire o invertire la malattia.


Alcuni scienziati ipotizzano che le terapie esistenti potrebbero avere più successo se fossero implementate prima nella vita, prima che la malattia provochi troppi danni al cervello. Anche se è poco probabile che il test di navigazione sia usato per la prima diagnosi di Alzheimer in un prossimo futuro, le informazioni sulla progressione della malattia e sul suo meccanismo potrebbero costituire un passo verso terapie preventive.

 

 

 


Fonte: David Shultz in Science (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Lukas Kunz, Tobias Navarro Schröder, Hweeling Lee, Christian Montag, Bernd Lachmann, Rayna Sariyska, Martin Reuter, Rüdiger Stirnberg, Tony Stöcker, Paul Christian Messing-Floeter, Juergen Fell, Christian F. Doeller and Nikolai Axmacher. Reduced grid-cell–like representations in adults at genetic risk for Alzheimer’s disease. Science, 23 October 2015: 430-433. DOI:10.1126/science.aac8128

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Nota: L'articolo potrebbe riferire risultati di ricerche mediche, psicologiche, scientifiche o sportive che riflettono lo stato delle conoscenze raggiunte fino alla data della loro pubblicazione.

 


 

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