Ricerche

Le cellule gliali (nel disegno a sinistra - da Wikipedia), che prendono il nome dalla parola greca per "colla", tengono insieme i neuroni del cervello e proteggono le cellule che determinano i nostri pensieri e comportamenti, ma gli scienziati da tempo si chiedono qual è la loro importanza nelle attività del cervello dedicate all'apprendimento e alla memoria.

Adesso ricercatori della Tel Aviv University (TAU) dicono che le cellule gliali sono centrali per la plasticità del cervello: come il cervello si adatta, impara e memorizza le informazioni.

Secondo lo studente Maurizio De Pittà delle scuole di Fisica e Astronomia e di Ingegneria Elettrica della TAU, le cellule gliali fanno molto più che tenere insieme il cervello. Un meccanismo all'interno delle cellule gliali smista anche le informazioni ai fini dell'apprendimento, dice De Pittà.

"Le cellule gliali sono come supervisori del cervello. Regolando le sinapsi, controllano il trasferimento delle informazioni tra i neuroni, influenzando il modo in cui il cervello elabora le informazioni e impara".

La ricerca di De Pittà, guidato dal relatore Prof. Eshel Ben-Jacob della TAU, insieme a Vladislav Volman del Salk Institute e della University of California a San Diego e Hugues Berry dell'Université de Lyon in Francia, ha sviluppato il primo modello di computer che incorpora l'influenza delle cellule gliali nel trasferimento sinaptica le delle informazioni. Dettagliato nella rivista PLoS Computational Biology, il modello può anche essere implementato in tecnologie basate su reti cerebrali come microchip e software per computer, dice il Prof. Ben-Jacob, e aiutare nella ricerca sui disturbi del cervello come l'Alzheimer e l'epilessia.

La regolazione della "rete sociale" del cervello

Il cervello è costituito da due tipi principali di cellule: neuroni e cellule gliali. I neuroni fanno partire i segnali che determinano il modo in cui pensiamo e ci comportiamo, utilizzando le sinapsi per far passare il messaggio da un neurone all'altro, spiega De Pitta. Gli scienziati teorizzano che memoria e apprendimento sono dirette dall'attività sinaptica perché sono "plastiche", hanno la capacità di adattarsi a stimoli diversi.

Ma Ben-Jacob e i suoi colleghi hanno sospettato che le cellule gliali siano ancora più centrali nel funzionamento del cervello. Le cellule gliali sono abbondanti nell'ippocampo del cervello e nella corteccia, le due parti del cervello che hanno il massimo controllo sulle capacità del cervello di elaborare le informazioni, apprendere e memorizzare. In effetti, per ogni cellula neuronale, ci sono 2-5 cellule gliali. Tenendo conto dei precedenti dati sperimentali, i ricercatori sono stati in grado di costruire un modello che potrebbe risolvere il puzzle.

Il cervello è come una rete sociale, dice il Prof. Ben-Jacob. I messaggi possono provenire dai neuroni, che utilizzano le sinapsi come sistema di trasporto, ma le gliali servono come moderatore generale, regolando quali messaggi vengono inviati e quando. Queste cellule possono velocizzare il trasferimento di informazioni, o rellentare l'attività se le sinapsi sono sempre iperattive. Questo rende le cellule gliali i guardiani dei nostri processi di apprendimento e memoria, egli osserva, orchestrando la trasmissione di informazioni per il funzionamento ottimale del cervello.

Nuove tecnologie e terapie ispirate dal cervello

Le scoperte del team potrebbero avere importanti implicazioni per una serie di disturbi cerebrali. Quasi tutte le malattie neurodegenerative sono patologie correlate alle gliali, nota il Prof. Ben-Jacob. Nella crisi epilettica, ad esempio, l'attività dei neuroni in un punto del cervello si propaga e supera la normale attività in altri luoghi. Questo può accadere quando le cellule gliali non riescono a regolare correttamente la trasmissione sinaptica. Al contrario, quando l'attività cerebrale è bassa, le cellule gliali sollecitano la trasmissione di informazioni, mantenendo "vive" le connessioni tra i neuroni.

Il modello fornisce una "nuova visione" delle funzioni cerebrale. Mentre lo studio era in corso di stampa, sono apparse due opere sperimentali che hanno sostenuto le previsioni del modello. "Un numero crescente di scienziati sta iniziando a riconoscere il fatto che è necessario che le cellule gliali svolgano delle attività che i neuroni da soli non possono realizzare in modo efficiente", dice De Pittà. Il modello fornirà un nuovo strumento per iniziare a rivedere le teorie di neuroscienza computazionale e portare ad algoritmi e microchip più realistici, ispirati dal cervello, progettati per simulare le reti neuronali.

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Fonte: Materiale della American Friends of Tel Aviv University

Riferimento: Maurizio De Pittà, Vladislav Volman, Hugues Berry, Eshel Ben-Jacob. A Tale of Two Stories: Astrocyte Regulation of Synaptic Depression and Facilitation. PLoS Computational Biology , 2011; 7 (12): e1002293 DOI: 10.1371/journal.pcbi.1002293.

Pubblicato in ScienceDaily il 29 dicembre 2011- Traduzione di Franco Pellizzari.

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