Gli scienziati hanno scoperto che un particolare insieme di cellule in una piccola regione del cervello, sono responsabili di problemi di memoria, dopo la perdita di sonno. Aumentando selettivamente i livelli di una molecola di segnalazione in queste cellule, i ricercatori hanno impedito ai topi di avere deficit di memoria.
Il sonno è un periodo critico per il consolidamento della memoria. La ricerca ha dimostrato che anche brevi periodi di privazione del sonno possono portare a deficit nella formazione della memoria.
Robbert Havekes del laboratorio di Ted Abel è l’autore principale dello studio.Coautori del laboratorio Abel sono Jennifer C. Tudor e Sarah L. Ferri. Hanno collaborato alla ricerca Arnd Baumann del Forschungszentrum Jülich, in Germania, e Vibeke M. Bruinenberg e Peter Meerlo dell’Università di Groningen, Paesi Bassi.
Nel 2009, un gruppo del laboratorio di Abel ha pubblicato uno studio su Nature che ha individuato l’AMP ciclico, o cAMP, via di segnalazione che hanno un ruolo importante nello sviluppo di problemi di memoria sonno-perdita-associati. Lo studio ha dimostrato che nei topi con problemi di sonno, il ripristino dei livelli di cAMP nel loro cervello, ha impedito la comparsa di problemi di memoria.
“La sfida che segue questo importante studio,” ha detto Abel, “è stata quella di determinare se l’impatto della privazione del sonno è stata mediata da particolari regioni del cervello e particolari circuiti neurali. Avevamo il sospetto che l’ippocampo, la regione del cervello che media la memoria spaziale, è fondamentale”.
Nel lavoro attuale, i ricercatori hanno lavorato sui neuroni eccitatori a causa della loro importanza nella trasmissione dei segnali nel cervello e il fatto che il loro funzionamento si basa su cAMP. La limitazione di studi precedenti era che mancava un modo per aumentare cAMP in un’unica area del cervello in modo specifico. Havekes, Abel e colleghi hanno messo a punto un modo per superare i limiti della ricerca precedente, che essi indicano come un approccio “farmacogenetico”, che mescola modificazione genetica e la somministrazione di un farmaco.
I ricercatori hanno progettato un virus non patogeno per ospitare il gene che codifica per il recettore per l’octopamina proteina, che fa scattare l’attivazione della via cAMP nei moscerini della frutta, ma non si trova naturalmente nel cervello dei topi. Hanno iniettato questo virus nell’ippocampo dei topi in modo che i neuroni eccitatori in quella regione dell’ippocampo potevano esprimere il recettore octopamine.
Il team ha confermato che nei topi trattati, solo i neuroni dell’ippocampo hanno espresso il recettore e aumentato selettivamente i livelli di cAMP, dopo una iniezione sistemica di octopamina.
“In questo modo, abbiamo potuto manipolare i percorsi di cAMP in modo selettivo, in specifici circuiti neurali nel cervello”, dice Havekes.
Con questo strumento farmacogenetico, Havekes, Abel e colleghi hanno avviato le prove di privazione del sonno sui topi che esprimono il recettore octopamina nel loro ippocampo. In primo luogo i ricercatori hanno addestrato i topi in un compito di memoria spaziale e li hanno messi in una scatola che aveva tre diversi oggetti, ciascuno in una posizione diversa.
In seguito, poichè la ricerca precedente aveva dimostrato che la segnalazione cAMP contribuisce al consolidamento della memoria ippocampo-dipendente in due finestre temporali – prima direttamente dopo l’allenamento e di nuovo tre o quattro ore dopo l’allenamento – i ricercatori hanno somministrato ai topi nei gruppi sperimentali, iniezioni di octopamina, per aumentare i livelli di cAMP.
“Quello che abbiamo dimostrato è che la perdita di memoria a causa della privazione del sonno, in realtà dipende da misregulation di segnalazione cAMP nei neuroni eccitatori dell’ippocampo”, ha detto Havekes.
Come passo successivo, il gruppo vorrebbe esplorare come cAMP contribuisce a consolidare la memoria e studiare come altri tipi di cellule nel cervello, come gli astrociti, potrebbero essere interessati. E infine, mentre questo studio si è concentrato sull’impatto di un breve periodo di privazione del sonno, Havekes è curioso di sapere come non dormire a sufficienza su una base quotidiana, potrebbe colpire la memoria nell’uomo.
“Almeno nei topi, utilizzando questi strumenti sofisticati, siamo stati in grado di invertire l’impatto negativo della privazione del sonno sulla cognizione”, ha detto Abel.
La ricerca è stata sostenuta dal Netherlands Organization for Scientific Research, the University Research Foundation and the National Institutes of Health.
Fonte Science Dayli
