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Ringiovanire il cervello: più cellule staminali migliorano apprendimento e memoria
Cellule staminali neurali e neuroni neonati (verdi) generati artificialmente nell'ippocampo, e cellule mature (rosse), del cervello di topo.
Noi tutti lo sperimenteremo ad un certo punto, purtroppo: più invecchiamo, più difficoltà avrà il nostro cervello ad imparare e ricordare cose nuove. Le ragioni alla base di questi disturbi non sono ancora chiare, ma gli scienziati del Centro Terapie Rigenerative dell'Università Tecnica di Dresda (CRTD) hanno voluto capire se un aumento del numero di cellule staminali nel cervello è in grado di aiutare a recuperare le funzioni cognitive, come l'apprendimento e la memoria, che si perdono durante l'invecchiamento.
Per indagare su questa ipotesi, il gruppo di ricerca guidato dal Prof. Federico Calegari ha usato un metodo sviluppato nel suo laboratorio per stimolare il piccolo gruppo di cellule staminali neurali che si trova nel cervello, per aumentare il loro numero e, di conseguenza, anche il numero di neuroni generati da tali cellule staminali.
Nel cervello di topi vecchi hanno visto con sorpresa che i neuroni addizionali sono riusciti a sopravvivere e a formare nuovi contatti con le cellule vicine. Successivamente, gli scienziati hanno esaminato una capacità cognitiva cruciale che si perde, nei topi come negli esseri umani, durante l'invecchiamento: la navigazione spaziale.
È ben noto che gli individui imparano a navigare in un nuovo ambiente in modo diverso a seconda che si tratti di giovani o di vecchi. Quando è giovane, il cervello può costruire e ricordare una mappa cognitiva dell'ambiente, ma questa abilità svanisce nel cervello più anziano. Come soluzione alternativa al problema, il cervello più anziano senza una mappa cognitiva dell'ambiente, deve imparare le serie fissa di svolte che sono necessarie per raggiungere una certa destinazione. Anche se le due strategie possono apparire superficialmente simili, solo una mappa cognitiva può permettere alle persone di navigare in modo efficiente quando partono da una nuova posizione o quando devono raggiungere una nuova destinazione.
Il rafforzamento del numero di neuroni è sufficiente a contrastare il declino delle prestazioni del cervello nella navigazione e rallentare questo processo di invecchiamento? I gruppi del Prof. Calegari (CRTD), del Prof. Gerd Kempermann (Centro Tedesco Malattie Neurodegenerative DZNE / CRTD) e del Dott. Kentaroh Takagaki (Università Otto von Guericke di Magdeburgo) hanno trovato la risposta a questa domanda provocatoria e l'hanno pubblicata questa settimana sulla rivista scientifica Nature Communications.
La risposta è “Sì”: i topi vecchi con più cellule staminali e neuroni hanno recuperato la loro capacità perduta di costruire una mappa dell'ambiente e l'hanno ricordata per più tempo, rendendoli più simili ai topi giovani. Ancora meglio, quando le cellule staminali neurali sono state stimolate nel cervello di topi giovani, i disturbi cognitivi sono stati ritardati e la memoria si è conservata meglio durante l'intero corso della vita naturale dell'animale.
Gabriel Berdugo-Vega, primo autore dello studio, spiega:
"Negli individui giovani, una zona del cervello chiamata ippocampo è fondamentale per ricordare luoghi ed eventi, ed è anche responsabile della creazione di mappe di nuovi ambienti. Tuttavia, gli individui vecchi usano altre strutture che sono più legate allo sviluppo di abitudini.
"È stato molto interessante vedere che l'aggiunta di più neuroni nell'ippocampo dei topi vecchi ha permesso loro di usare le strategie tipiche degli animali giovani. Non era solo la velocità con cui stavano imparando, ma, piuttosto, quanto era diverso il processo di apprendimento stesso“
Il Prof. Federico Calegari, autore senior dello studio, dice:
"Anche gli esseri umani hanno alcune cellule staminali nel cervello e queste cellule sono note per ridursi drasticamente di numero nel corso della vita. Identificare le cause sottostanti i deficit cognitivi nell'invecchiamento, e il loro recupero, è di fondamentale importanza per le nostre società in rapido invecchiamento.
"Il nostro lavoro dimostra che i disturbi legati all'età possono essere recuperati dirottando il potenziale neurogenetico endogeno del cervello, ringiovanendo in tal modo la sua funzione. Essendo io stesso un essere umano, con le mie proprie cellule staminali, e essendo l'autore senior di questo studio, ho sentito che avevo un interesse personale in questo lavoro".
Fonte: Technische Universität Dresden (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Gabriel Berdugo-Vega, Gonzalo Arias-Gil, Adrian López-Fernández, Benedetta Artegiani, Joanna M. Wasielewska, Chi-Chieh Lee, Michael T. Lippert, Gerd Kempermann, Kentaroh Takagaki, Federico Calegari. Increasing neurogenesis refines hippocampal activity rejuvenating navigational learning strategies and contextual memory throughout life. Nature Communications, 2020, DOI
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