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Ricerche

I neuroni comunicano tra loro anche in un modo finora sconosciuto

ephaptic couplingUna storia commovente di convivenza e di comunicazione: 2 neuroni vicini del moscerino della frutta parlano tra loro non per mezzo delle sinapsi, ma per interazioni del campo elettrico circostante (Fonte: Nature)

I ricercatori di ingegneria biomedica della Case Western Reserve University affermano di aver identificato una forma di comunicazione neurale non identificata finora, una scoperta che potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meglio l'attività neurale che circonda processi e disturbi cerebrali specifici.


"Non conosciamo ancora la parte «E allora?» di questa scoperta", ha detto il ricercatore capo Dominique Durand, professore di Ingegneria Biomedica e direttore del Neural Engineering Center alla Case. "Ma sappiamo che questa sembra essere una forma completamente nuova di comunicazione nel cervello, quindi siamo molto entusiasti di questo".


Fino ad ora, si conoscevano 3 modi in cui i neuroni 'parlano' l'uno con l'altro nel cervello: attraverso le sinapsi, con la trasmissione assonale e con le cosiddette 'giunzioni gap' tra i neuroni.


Gli scienziati avevano anche capito, tuttavia, che quando molti neuroni sparano insieme generano deboli campi elettrici che possono essere registrati dall'elettroencefalogramma (EEG). Ma questi campi erano ritenuti troppo deboli per contribuire all'attività neurale.


I nuovi esperimenti nel laboratorio di Durand, tuttavia, hanno dimostrato non solo che questi campi possono eccitare le cellule, ma che possono anche produrre campi elettrici propri e generare un'onda di attività auto-propagante.


Questa nuova forma di comunicazione è stata scoperta mentre gli scienziati della Case Western Reserve stavano analizzando il meccanismo di propagazione di onde cerebrali relativamente veloci simili a quelle generate quando dormiamo.


Lo chiamano 'accoppiamento (o effetto) efaptico (o elettrico)', un riferimento al campo elettrico di basso livello conosciuto e presente nel cervello, ma che ora si ritiene sia in grado di generare anche attività neurale.


"Sapevamo di queste onde da molto tempo, ma nessuno conosceva la loro funzione esatta e nessuno credeva che potessero propagarsi spontaneamente", ha detto Durand. "Studio da 40 anni l'ippocampo, che è solo una piccola parte del cervello, e continua a sorprendermi".

 

Esperimento sbalorditivo

Quella sorpresa ha raggiunto il picco durante una serie di esperimenti in cui Durand e il suo team hanno osservato un 'salto' dell'onda attraverso un taglio che avevano fatto nella fettina di tessuto cerebrale, un fenomeno che, secondo le loro conclusioni, potrebbe essere spiegato solo dall'accoppiamento del campo elettrico.


L'onda cerebrale sembrava saltare, ancora e ancora, attraverso lo spazio vuoto. Immagina una 'hola' dei tifosi nello stadio quando arriva in una zona vuota degli spalti. Ti aspetti che l'onda si fermi lì, viene invece ripresa dalla folla più avanti e continua a muoversi.


Se non ché era proprio questo il comportamento delle onde in un tessuto neurale, che non era mai stato segnalato prima dai neuroscienziati, o da chiunque altro, hanno detto i ricercatori.


Durand ha detto che non ci credeva quando l'ha visto. E neppure i colleghi ricercatori nel suo laboratorio o quelli di un partner all'Università di Tianjin in Cina. "È stato un momento incredibile", ha detto, "per noi e per ogni scienziato al quale abbiamo parlato fino ad ora del fenomeno".


Tra i dubbiosi c'era il comitato di revisione del Journal of Physiology, che ha richiesto ai ricercatori della Case Western Reserve di eseguire ulteriori esperimenti per riverificare il lavoro prima di accettare di pubblicare lo studio.


"Ma ogni esperimento che abbiamo fatto fin da allora per testarlo lo ha confermato", ha detto Durand.

 

 

 


Fonte: Case Western Reserve University (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Chia‐Chu Chiang, Rajat S. Shivacharan, Xile Wei, Luis E. Gonzalez‐Reyes, Dominique M. Durand. Slow periodic activity in the longitudinal hippocampal slice can self‐propagate non‐synaptically by a mechanism consistent with ephaptic coupling. The Journal of Physiology, 8 Oct 2018, DOI: 10.1113/JP276904

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