La neuroscienza riparatrice, lo studio che tende a individuare i mezzi per sostituire i neuroni danneggiati e recuperare le capacità mentali o fisiche perse definitivamente, è un campo scientifico che sta avanzando rapidamente, considerando l'invecchiamento progressivo della società.

Una strategia interessante per la terapia che segue un danno cerebrale acuto o un ictus è l'instradamento di neuroni immaturi (che risiedono in specifiche aree cerebrali) verso i siti del danno cerebrale.

Una collaborazione tra il Centro di Ricerca sul Cervello della Medical University di Vienna e la Semmelweis University di Budapest ha rivelato che alcuni neuroni maturi sono in grado di riconfigurare il loro microambiente locale, in modo da favorire l'ampia migrazione di neuroni immaturi nati da adulti.

In questo modo è emerso un principio molecolare che può permettere ai ricercatori di mobilitare meglio le riserve cellulari residenti nel cervello adulto e guidare i neuroni immaturi verso siti di danno cerebrale.

Il cervello adulto ha una capacità limitata di auto-riparazione

Nella società occidentale che invecchia, il danno cerebrale acuto e le neurodegenerazioni croniche (ad esempio l'Alzheimer e il Parkinson) sono tra le malattie più debilitanti che colpiscono centinaia di milioni di persone in tutto il mondo. Le cellule nervose sono particolarmente sensibili agli insulti microambientali e la loro perdita si manifesta chiaramente come deficit neurologico.

Dal momento che la capacità innata del cervello umano adulto di rigenerarsi è molto scarsa e limitata a poche aree specializzate, una questione chiave nell'attuale neurobiologia è trovare strategie efficaci in grado di sostituire i neuroni persi, guidare cellule competenti ai siti di lesioni e facilitare la loro integrazione funzionale per ristabilire la funzionalità perduta. La 'terapia di sostituzione cellulare' offre quindi opportunità di prima linea per progettare potenti interventi terapeutici.

Neuroni guidano neuroni: un nuovo concetto che integra l'attività cerebrale con la riparazione

Sappiamo che solo due aree del cervello postnatale dei mammiferi mantengono il potenziale intrinseco di consentire la generazione di nuovi neuroni per tutta la vita: il sistema olfattivo che decodifica gli odori e l'ippocampo che è uno snodo chiave per la codifica e l'immagazzinamento della memoria.

Negli esseri umani, la generazione di nuovi neuroni nel sistema olfattivo cessa rapidamente durante la prima infanzia. Quali sono i processi che reprimono questo processo rigenerativo innato nel cervello umano e come ripristinare i progenitori dormienti per produrre nuovi neuroni e guidarli verso le aree del cervello che richiedono la riparazione?: ecco due questioni centrali ancora irrisolte per le strategie di riparazione del cervello.

Per la migrazione neuronale, il concetto ampiamente accettato è che le cellule di supporto chiamate astroglia sono di primaria importanza per promuovere il movimento dei neuroni nati da adulti con segnali chimici e interazioni fisiche. Il nuovo studio che coinvolge i ricercatori del Dipartimento di Neuroscienze Molecolari del Center for Brain Research va ben al di là di queste frontiere conosciute, avendo scoperto che la migrazione dei neuroni neonati richiede che le cellule nervose residenti e differenziate "si liberino la strada" digerendo parte della colla che riempie lo spazio tra le cellule nervose.

Questo processo dipende dall'attività dei neuroni residenti, suggerendo così l'integrazione dell'antico processo di sviluppo del movimento delle cellule attive con le capacità integrative e i modelli di attività del cervello. "Comprendendo che quei neuroni differenziati sono operatori cruciali di questo processo abbiamo finalmente messo le mani su un «interruttore di accensione» che possiamo usare per produrre una pista di atterraggio molecolare per la migrazione di neuroblasti verso aree di bisogno critico", dice Alan Alpár, autore senior dello studio.

Opportunità per le neuroscienze riparative

Tibor Harkany, professore di Neuroscienze Molecolari della Medical University di Vienna cita un passo ulteriore: "Abbiamo mappato l'intero macchinario molecolare usato dai neuroni differenziati per far strada ai loro sostituti nati da adulti in migrazione. Questo offre chiaramente un concetto farmacologico per dirottare i neuroni in quantità sufficiente per neuro-riparare un danno esistente. Anche se le distanze possono essere considerevolmente lunghe, siamo fiduciosi che esistono i mezzi molecolari per affrontare queste sfide".

L'attività cerebrale definisce il successo terapeutico?

La consapevolezza che i neuroni differenziati sono la chiave per la migrazione direzionale delle cellule è di enorme importanza, dal momento che essi sono collegati nei circuiti cerebrali, ricevono informazioni non solo dalle aree adiacenti, ma anche da quelle lontane e sono attivati ​​da questi collegamenti specifici con tempi precisi.

Di conseguenza, la migrazione controllata dal sottoinsieme neuronale specifico appena descritto, può essere allineata con l'attività cerebrale, o, al contrario, con l'inattività evocata dalla perdita neuronale durante le malattie del cervello. "L'identificazione degli stimoli e dei fattori di stress fisiologico che attivano questi neuroni-guida sarà l'annuncio di una nuova ed eccitante opportunità per la neuroscienza rigenerativa", aggiunge Tomas Hökfelt, professore ospite del Centro Ricerca sul Cervello.