Ricerche

Scienziati della University of North Carolina (UNC), guidati da Juan Song PhD, hanno usato tecniche optogenetiche per stimolare cellule cerebrali specifiche e aumentare la produzione di cellule staminali neurali e di neuroni rilevanti per la memoria e l'elaborazione delle emozioni in modelli animali.

Nuovi neuroni nati nell'età adulta contribuiscono alla regolazione della memoria e delle emozioni. (Fonte: Song Lab, UNC)

Un effetto collaterale sfortunato dell'invecchiamento di noi umani è la perdita di acutezza mentale. E per gli individui con condizioni neurodegenerative come il morbo di Alzheimer (MA) e il Parkinson, la perdita della funzione cognitiva, spesso accompagnata da disturbi dell'umore (come l'ansia) è un'esperienza straziante.

Un modo per respingere il declino cognitivo e l'ansia sarebbe indurre la creazione di nuovi neuroni. Scienziati della UNC hanno puntato per la prima volta un tipo specifico di neurone nei topi per aumentare la produzione di cellule staminali neurali e stimolare la creazione di nuovi neuroni adulti per influenzare il comportamento.

Puntare queste cellule, come riferito su Nature Neuroscience, ha modulato il richiamo della memoria e ha alterato i comportamenti simili all'ansia nei topi. In sostanza, gli scienziati dell'UNC hanno aumentato l'attività elettrica tra le cellule dell'ipotalamo e dell'ippocampo per creare nuovi neuroni, un processo importante chiamato neurogenesi.

"Puntare i neuroni ipotalamici per migliorare la neurogenesi dell'ippocampo adulto non darà benefici solo alle funzioni cerebrali", ha affermato l'autrice senior Juan Song PhD, prof.ssa associata di farmacologia, "ma potenzialmente può anche trattare i deficit cognitivi e affettivi associati a vari disturbi cerebrali".

La maggior parte dei neuroni che ci teniamo per tutta la vita sono stati creati prima della nascita e sono organizzati durante la prima infanzia. Ma tale neurogenesi continua fino all'età adulta e per tutta la vita. In effetti, uno dei motivi del declino cognitivo e dell'ansia e persino di malattie come il MA, è la sospensione della neurogenesi.

La Song, che fa parte dell'UNC Neuroscience Center, ha studiato in dettaglio l'interazione tra le cellule cerebrali che mantengono attiva la neurogenesi. Lei sapeva che la neurogenesi dell'ippocampo adulto ha un ruolo cruciale nella memoria e nell'elaborazione delle emozioni e che quell'attività del circuito neurale - pensa 'attività elettrica' ​​- regola questo processo in un modo che cambia costantemente.

Ciò che nessuno sapeva è se questa attività del circuito neurale può essere manipolata per stimolare la neurogenesi al punto che l'effetto vedrebbe un cambio di comportamento, come memoria migliore o meno ansia.

Per vedere l'effetto della modulazione dell'attività neurale, il laboratorio della Song ha condotto esperimenti, guidati dai primi coautori Ya-dong Li PhD e Yan-Jia Luo PhD, entrambi post-dottorato. Hanno usato l'optogenetica (metodo che innesca l'attività neuronale con la luce) in una piccola struttura cerebrale chiamata nucleo sopramammillare (SuM). Il SuM si trova all'interno della regione dell'ipotalamo del cervello; aiuta a gestire cose che vanno dalla cognizione alla locomozione e al sonno/veglia.

Quando i ricercatori della Song hanno stimolato cronicamente i neuroni del SuM, hanno scoperto una promozione robusta della neurogenesi in più fasi. Hanno osservato un aumento della produzione di cellule staminali neurali e la creazione di nuovi neuroni nati adulti con proprietà migliorate. La stimolazione chemogenetica di questi nuovi neuroni ha quindi modificato la memoria e i comportamenti simili all'ansia.

"Dimostriamo anche che i neuroni del SuM erano altamente reattivi quando i topi sperimentavano nuove cose nel loro ambiente", ha detto la Song. "In effetti, in un nuovo ambiente, i topi hanno bisogno di queste cellule per la neurogenesi".

Il deterioramento della neurogenesi adulta dell'ippocampo è correlato a molti stati patologici, come l'invecchiamento, le malattie neurodegenerative e i disturbi mentali.