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L'affascinante ricerca delle origini dei neuroni ha fatto un passo in avanti
Il microscopio confocale mostra la regione preottica embrionale, che sta sul pavimento del cervello. Le cellule neurovascolari corticali provengono da questa regione che confina con il terzo ventricolo (medio, in nero), contrassegnato dall'espressione del fattore di trascrizione HMX3 (in rosso). Fonte: © Alexandre Dayer / UNIGE
La corteccia cerebrale è costituita da una grande diversità di neuroni, ciascuno con caratteristiche specifiche in termini molecolari, morfologici e funzionali. Ma dove sono nati questi neuroni? Come sviluppano le loro proprietà distinte? Al momento non abbiamo risposte chiare a queste domande, in gran parte a causa di limiti metodologici.
Tuttavia, gli scienziati dell'Università di Ginevra (UNIGE), in Svizzera, hanno recentemente fatto un passo avanti. Hanno scoperto un fattore molecolare unico che consente loro di tracciare, dalla nascita alla maturità, una classe omogenea di neuroni chiamati cellule neurogliaformi.
I risultati, pubblicati sulla rivista e-life, rivelano per la prima volta la genesi e lo sviluppo di queste cellule, aprendo nuove opportunità per la comprensione delle specificità neuronali e del funzionamento della corteccia cerebrale.
Per far funzionare armoniosamente la corteccia cerebrale sono necessari due tipi di neuroni: eccitatori (80%), che trasmettono le informazioni ad altre aree del cervello e inibitori (20%), che regolano l'attività degli eccitatori. I neuroni inibitori, chiamati anche interneuroni, sono considerati gli 'orchestratori' dei circuiti corticali.
Infatti, controllano il flusso eccitatorio e lo rendono coerente, che è la base per eseguire compiti complessi. È ancora difficile accedere a tutte le diverse sottoclassi dei neuroni inibitori per capire il loro ruolo esatto nel corretto funzionamento della corteccia cerebrale dell'adulto. Da dove vengono? Come si specializzano?
Uno strumento per tracciare i neuroni
Nel tentativo di rispondere a queste domande, gli neuroscienziati hanno proposto due modelli. Il primo considera che le diverse classi di neuroni nascono con la stessa identità e solo successivamente si specializzano a seconda del loro ambiente. Il secondo modello afferma che esiste una diversità genetica iniziale che, fin dalla nascita, spinge i neuroni a specificare le caratteristiche di una data classe.
Il team guidato da Alexandre Dayer, professore nei dipartimenti di psichiatria e neuroscienze di base della Facoltà di Medicina dell'UNIGE, si è concentrato sulla sperimentazione di uno strumento che consentisse di scoprire dove viene generato un tipo specifico di interneurone, come migra nella corteccia cerebrale e infine quali sono le proprietà mature di questo tipo.
"Abbiamo osservato e testato numerosi fattori di trascrizione responsabili della regolazione genica. Abbiamo trovato che il gene HMX3 è espresso molto localmente in una regione nota per generare interneuroni. Questa potrebbe essere l'impronta genetica iniziale di una classe precisa!", spiega il professor Dayer. Secondo questa ipotesi, i ricercatori hanno scoperto che il gene HMX3 può essere effettivamente usato per seguire la traiettoria evolutiva di un sottotipo unico di interneurone: le cellule neurogliaformi.
Specializzato sin dalla nascita
"Grazie a un topo geneticamente modificato per rendere visibile il lignaggio dell'HMX3, possiamo scoprire le origini delle cellule neurogliaformi. Abbiamo suggerito che questo sottotipo di interneuroni è definito dall'espressione di questo fattore di trascrizione", spiega Mathieu Niquille, ricercatore del Dipartimento di Psichiatria dell'UNIGE. "Non solo questo gruppo di interneuroni ha le sue origini in una zona chiamata area preottica, situata lontano dalla corteccia cerebrale, ma è già specializzato alla nascita. Questo dà credito al secondo modello proposto dalla comunità scientifica".
Può essere rilevante perché:
Il rapporto tra neuroni eccitatori e inibitori, e il loro equilibrio, è stato coinvolto anche nell'Alzheimer.
La conoscenza delle caratteristiche dei diversi tipi di neuroni potrà rivelarsi utile se e quando riusciremo a attivare artificialmente la neurogenesi, la nascita di nuovi neuroni.
I ricercatori sono riusciti per la prima volta a localizzare con precisione la genesi di una specifica categoria di neuroni inibitori e a tracciare il suo percorso verso la corteccia cerebrale. "Questa scoperta è un importante passo in avanti nella comprensione della diversità neuronale", afferma il professor Dayer. "I nostri risultati mostrano che i fattori genetici iniziali sono responsabili della specializzazione delle cellule neurogliaformi, e questo concetto è probabilmente adatto a quello che succede agli altri venti sottotipi di interneurone presenti nella corteccia cerebrale". Si pensa che ognuno di loro sia nato con le sue proprie peculiarità, in una specifica regione del cervello.
I ricercatori dell'UNIGE ora vogliono fare luce sul ruolo unico delle cellule neurogliaformi e cercare di chiarire le origini di altre classi di interneuroni. "Questa ricerca apre anche nuovi orizzonti per una migliore comprensione delle malattie psichiatriche, come l'autismo e la schizofrenia, che sono particolarmente influenzate dalle alterazioni dell'equilibrio tra neuroni inibitori ed eccitatori nelle prime fasi di sviluppo", conclude il professor Dayer.
Fonte: Université de Genève (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Mathieu Niquille, Greta Limoni, Foivos Markopoulos, Christelle Cadilhac, Julien Prados, Anthony Holtmaat, Alexandre Dayer. Neurogliaform cortical interneurons derive from cells in the preoptic area. eLife, 2018; 7 DOI: 10.7554/eLife.32017
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