Strutture neuronali a risoluzione subcellulare nella corteccia.Una tecnica di imaging nuova e versatile consente ai ricercatori di tracciare le traiettorie di intere cellule nervose e fornisce molte informazioni sulla struttura delle reti neuronali.

Le lesioni causate da danni cerebrali traumatici, da ictus e dal declino funzionale a causa dei processi di invecchiamento possono disturbare la complessa rete cellulare che costituisce il sistema nervoso centrale, e portare a patologie croniche, come demenza, epilessia e perturbazioni metaboliche deleterie.

"Come accade esattamente tutto questo è completamente ignoto", dice il Dott Ali Ertürk, che dirige un gruppo di ricerca all'Institute for Stroke and Dementia Research presso l'LMU Medical Center. Ertürk e il suo team avevano in precedenza sviluppato, e hanno ora affinato, una innovativa tecnica di imaging che permette loro di visualizzare e monitorare queste alterazioni strutturali nelle reti neuronali. I nuovi risultati appaiono nella rivista Nature Methods.

Le cellule nervose trasmettono gli impulsi elettrici su lunghe distanze, lungo collegamenti fibrosi chiamati assoni, che partono dal corpo cellulare in cui risiede il nucleo. In effetti, molti neuroni nel tronco cerebrale possiedono assoni che si proiettano fino alla base della colonna vertebrale.

Perciò i danni a questi assoni possono influenzare la funzione di parti del sistema nervoso centrale che sono lontani dalla sede effettiva della lesione. Il nuovo metodo di imaging si basa su una procedura di clearing-and-shrinkage (schiarimento-e-riduzione) che può rendere trasparenti interi organi e organismi, rendendo per esempio accessibile all'imaging ottico la lunghezza del midollo spinale del roditore.

Inoltre, la tecnica è applicabile fino al livello delle singole cellule, che sono contrassegnate con etichette proteiche fluorescenti e possono essere visualizzate al microscopio irradiandole con luce visibile. Ciò consente ai ricercatori di mappare reti neuronali complesse nei roditori in 3D, un passo significativo nel rivelare l'enigma dietro il cervello umano.

Poiché sostanzialmente tutti i tipi di cellule - comprese le cellule immunitarie e quelle tumorali - possono essere specificamente etichettate con l'ausilio di opportuni marcatori fluorescenti o anticorpi, il nuovo metodo può essere impiegato in una vasta gamma di ambienti biomedici.

"Dal momento che permette di localizzare singole celle, il metodo potrebbe essere usato per rilevare e caratterizzare i tumori metastatici in una fase precedente a quella possibile oggi, o per monitorare come si comportano le cellule staminali nel corpo a seguito di un trapianto di midollo osseo", dice Ertürk.

Inoltre, le immagini ottenute possono essere archiviate in una banca dati e messe a disposizione di altri ricercatori, contribuendo a ridurre inutili duplicazioni di studi. Ertürk ed i suoi colleghi stanno già pianificando di assemblare un archivio del genere on-line.