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Durante la vita si formano nuovi neuroni solo nell'ippocampo, e hanno una competizione dura
I neuroni giovani (rosa), responsabili della codifica di nuovi ricordi, devono competere con i neuroni maturi (verdi) per sopravvivere e integrarsi nel circuito ippocampale. (Fonte: Kathleen McAvoy)
Per quanto riguarda i miliardi di neuroni nel cervello, manteniamo quelli che abbiamo al momento della nascita, tranne che nell'ippocampo.
Sepolti in profondità sotto le pieghe della corteccia cerebrale, le cellule staminali neurali dell'ippocampo continuano a generare nuovi neuroni, inducendo una lotta tra vecchi e nuovi, poiché i nuovi tentano di guadagnare un posto nel centro di formazione della memoria del cervello.
In uno studio pubblicato online su Neuron, i ricercatori dell'Harvard Stem Cell Institute (HSCI) al Massachusetts General Hospital, e del Broad Institute di Harvard e del MIT, in collaborazione con un team internazionale di scienziati, hanno scoperto di poter alterare la concorrenza a favore dei neuroni appena generati.
"L'ippocampo ci permette di formare nuovi ricordi di 'cosa, quando e dove', che ci aiutano a navigare nella vita", ha detto Amar Sahay PhD, docente dell'HSCI e autore corrispondente dello studio, "e la neurogenesi (generazione di nuovi neuroni da parte delle cellule staminali) è fondamentale per mantenere separate le memorie simili".
Con la maturazione del cervello umano, le connessioni tra i neuroni più anziani diventano più forti, più numerose e più intrecciate, rendendo più difficile l'integrazione per i neuroni appena formati. Le cellule staminali neurali diventano meno produttive, portando ad una diminuzione della neurogenesi. Con un minor numero di nuovi neuroni che possono contribuire a sistemare i ricordi, il cervello che invecchia può diventare meno efficiente nel mantenere separati, e recuperare affidabilmente, i ricordi.
Il gruppo di ricerca ha sovra-espresso selettivamente il «fattore di trascrizione Klf9» solo nei neuroni anziani di topi, con il risultato di eliminare più di un quinto delle loro spine dendritiche, di aumentare del doppio il numero di nuovi neuroni che si sono integrati nel circuito dell'ippocampo, e di attivare le cellule staminali neurali.
Quando i ricercatori hanno fatto tornare alla normalità l'espressione del Klf9, si sono riformate le vecchie spine dendritiche, e si è ripristinata la concorrenza. Tuttavia, i neuroni precedentemente integrati sono rimasti. "Visto che possiamo farlo in modo reversibile, possiamo rinnovare l'ippocampo in qualsiasi momento della vita degli animali con nuove e maggiori unità di codifica", ha detto Sahay.
Gli autori hanno usato una strategia complementare, eliminando una proteina importante (Rac1) per le spine dendritiche solo nei vecchi neuroni e hanno ottenuto un risultato simile aumentando la sopravvivenza dei nuovi neuroni.
Per mantenere separati due ricordi simili, l'ippocampo attiva due diverse popolazioni di neuroni e codifica ciascun ricordo, con un meccanismo chiamato «schema di separazione». Quando c'è sovrapposizione tra queste due popolazioni, i ricercatori ritengono che sia più difficile per un individuo distinguere tra due ricordi simili formati in due contesti diversi: per esempio discriminare tra una passeggiata di Domenica pomeriggio nei boschi, e una ricognizione nel territorio nemico in una foresta.
Se i ricordi sono codificati in popolazioni sovrapposte di neuroni, l'ippocampo potrebbe recuperarli impropriamente entrambi. Se i ricordi sono codificati in popolazioni non sovrapposte di neuroni, l'ippocampo li memorizza separatamente e li recupera solo al momento opportuno.
I topi con una maggiore neurogenesi avevano meno sovrapposizione tra le due popolazioni di neuroni e avevano ricordi più precisi e più forti, fatto che, secondo Sahay, dimostra un migliore «schema di separazione».
I topi con una maggiore neurogenesi nella mezza età e in vecchiaia esibivano una migliore precisione di memoria. "Crediamo che un aiuto possa venire dall'aumento della capacità dell'ippocampo di fare ciò che deve fare e dal non recupero di esperienze passate quando non dovrebbe farlo", ha detto Sahay. Questo può essere particolarmente utile per le persone che soffrono di disturbo post-traumatico da stress, di lieve deterioramento cognitivo (MCI), o da perdita di memoria legata all'età.
Fonte: Harvard Medical School via EurekAlert! (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Kathleen M. Mcavoy, Kimberly N. Scobie, Stefan Berger, Craig Russo, Nannan Guo, Pakanat Decharatanachart, Hugo Vega-Ramirez, Sam Miake-Lye, Michael Whalen, Mark Nelson, Matteo Bergami, Dusan Bartsch, Rene Hen, Benedikt Berninger, Amar Sahay. Modulating Neuronal Competition Dynamics in the Dentate Gyrus to Rejuvenate Aging Memory Circuits. Neuron, 2016 DOI: 10.1016/j.neuron.2016.08.009
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