Trovato segnale cruciale che guida lo sviluppo del cervello

08 August 2013

Gli scienziati del The Scripps Research Institute (TSRI) hanno decodificato un segnale molecolare importante che guida lo sviluppo di una regione chiave del cervello nota come la neocorteccia.

Come regione più grande che si è evoluta più recentemente del cervello, la neocorteccia è particolarmente sviluppata nell'uomo ed è responsabile dell'elaborazione sensoriale, della memoria a lungo termine, del ragionamento, delle azioni muscolari complesse, della coscienza e di altre funzioni.

"La neocorteccia dei mammiferi ha una struttura caratteristica con sei strati di neuroni, e la nostra ricerca aiuta a spiegare come questa struttura stratificata sia generata nella prima infanzia", ha detto Ulrich Mueller, presidente del Dipartimento di Neuroscienza Molecolare e Cellulare del TSRI e direttore del Dorris Neuroscience Center al TSRI.

La scoperta, che appare nel numero del 7 Agosto di Neuron, potrà probabilmente aiutare anche la ricerca sull'autismo, la schizofrenia e sulle altre patologie psichiatriche. "Con studi come questo, stiamo iniziando a comprendere le normali funzioni delle molecole, le cui interruzioni provocate da mutazioni genetiche possono causare disturbi dello sviluppo cerebrale", ha detto Mueller.

Il segnale scoperto dal team di Mueller aiuta a guidare la migrazione dei neuroni neonati attraverso la neocorteccia in sviluppo. Tali neuroni nascono da cellule di tipo staminale nella parte inferiore della neocorteccia, dove si avvolgono intorno ad un grande spazio pieno di liquido nel cervello chiamato ventricolo. I neuroni neonati migrano poi verso l'alto, o radialmente, lontano dal ventricolo, diretti ai posti loro assegnati nella struttura colonnare a sei strati della neocorteccia, da - tra le altre - cellule di guida speciali chiamate cellule Cajal-Retzius (CR).

Decenni fa gli scienziati hanno scoperto una proteina di segnalazione chiave (reelin), secreta dalle cellule CR e che i neuroni corticali baby devono rilevare per migrare correttamente. (I topi mutanti che mancano di una forma funzionale della proteina, tra le altre anomalie, mostrano un'andatura barcollante - reeling in inglese, da cui il nome). Ci sono stati indizi da allora che le cellule CR e i neuroni corticali baby scambino anche altri segnali molecolari. "Ma in tanti anni di studio, nessuno è riuscito a trovare questi altri segnali", ha detto Mueller.

Tuttavia, in uno studio pubblicato nel 2011, Mueller e i colleghi del laboratorio hanno trovato un indizio significativo. La reelin, hanno scoperto, guida la migrazione neuronale, almeno in parte, stimolando l'espressione dei neuroni neonati di una molecola generica di adesione cellulare, la caderina2 (CDH2). Poichè la CDH2 può essere espressa da quasi ogni tipo di cellula nella neocorteccia in sviluppo, il team ha quindi iniziato a cercare altri fattori che potrebbero spiegare la specificità delle interazioni tra cellule CR e la migrazione dei neuroni neonati. [...]

Il nuovo studio rappresenta un grande passo verso la comprensione scientifica piena della migrazione neuronale nella neocorteccia, ed è probabile che sia rilevante anche per lo studio delle malattie del cervello in sviluppo.

Le anomalie della segnalazione della reelin negli esseri umani sono stati collegati all'autismo, alla depressione, alla schizofrenia e persino all'Alzheimer, e, negli ultimi anni, anche le mutazioni della proteina caderina sono state collegate a disturbi come la schizofrenia e l'autismo. "Studi come il nostro forniscono informazioni su tali risultati, dimostrando che queste molecole, in collaborazione con le nectine, regolano i processi di sviluppo chiave come il posizionamento dei neuroni nella corteccia cerebrale", ha detto Mueller.

Fonte: Scripps Research Institute.

Riferimento: Cristina Gil-Sanz, Santos J. Franco, Isabel Martinez-Garay, Ana Espinosa, Sarah Harkins-Perry, Ulrich Müller. Cajal-Retzius Cells Instruct Neuronal Migration by Coincidence Signaling between Secreted and Contact-Dependent Guidance Cues. Neuron, 2013; 79 (3): 461 DOI: 10.1016/j.neuron.2013.06.040

Pubblicato in Science Daily (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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