Svenimento-Immagine: cuore etichettato dai neuroni sensoriali vagali. In un nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature , i ricercatori dell’UC San Diego e i loro colleghi hanno scoperto che questi neuroni innescano lo svenimento, gettando le basi per affrontare i disturbi legati allo svenimento. Crediti: Augustine Lab, UC San Diego-
Cosa succede quando sveniamo? I ricercatori hanno identificato nuove connessioni tra cervello e cuore.
Quasi il 40% delle persone sperimenta sincope o svenimenti, almeno una volta nella vita. Queste brevi perdite di coscienza, causate da dolore, paura, calore, iperventilazione o altre cause, rappresentano una parte significativa delle visite al pronto soccorso ospedaliero. Eppure gli esatti meccanismi alla radice in gioco quando le persone “svengono” sono rimasti in gran parte un mistero.
In un nuovo rapporto pubblicato su Nature, i ricercatori dell’Università della California a San Diego, insieme ai colleghi dello Scripps Research Institute e di altre Istituzioni, hanno identificato per la prima volta il percorso genetico tra cuore e cervello legato allo svenimento.
Uno dei loro approcci unici è stato quello di pensare al cuore come un organo sensoriale piuttosto che attenersi al punto di vista di vecchia data secondo cui “il cervello invia segnali e il cuore segue semplicemente le direzioni”. Il Professore assistente della Scuola di Scienze Biologiche Vineet Augustine, autore senior dell’articolo, ha utilizzato una varietà di approcci per comprendere meglio queste connessioni neurali tra cuore e cervello.
“Quello che stiamo scoprendo è che anche il cuore invia segnali al cervello, che possono cambiare la funzione cerebrale “, ha detto Augustine. “Le informazioni risultanti dallo studio potrebbero essere rilevanti per comprendere e trattare meglio vari disturbi psichiatrici e neurologici legati alle connessioni cervello-cuore“, osservano i ricercatori nel loro articolo. “Il nostro studio è la prima dimostrazione completa di un riflesso cardiaco geneticamente definito, che ricapitola fedelmente le caratteristiche della sincope umana a livello fisiologico, comportamentale e di rete neurale“.
Augustine, insieme al ricercatore associato dello staff di scienze biologiche Jonathan Lovelace e allo studente laureato Jingrui Ma, i primi autori dell’articolo e i loro colleghi, hanno studiato i meccanismi neurali legati al riflesso di Bezold-Jarisch (BJR), un riflesso cardiaco descritto per la prima volta nel 1867. Per decenni i ricercatori hanno ipotizzato che il BJR, che presenta una riduzione della frequenza cardiaca, della pressione sanguigna e della respirazione, possa essere associato a svenimento. Ma mancavano informazioni per dimostrare l’idea poiché i percorsi neurali coinvolti nel riflesso non erano ben conosciuti.
I ricercatori si sono concentrati sulla genetica dietro un cluster sensoriale noto come gangli nodosi, che fa parte dei nervi vaghi che trasportano segnali tra il cervello e gli organi viscerali, compreso il cuore. Nello specifico, i neuroni sensoriali vagali o VSN proiettano segnali al tronco encefalico e si pensa che siano associati alla BJR e agli svenimenti. Nella loro ricerca di un nuovo percorso neurale, i ricercatori hanno scoperto che i VSN che esprimono il recettore del neuropeptide Y Y2 (noto come NPY2R) sono strettamente collegati alle ben note risposte BJR.
Studiando questo percorso nei topi, i ricercatori sono stati sorpresi di scoprire che quando hanno attivato in modo proattivo i VSN NPY2R utilizzando l’optogenetica, un metodo per stimolare e controllare i neuroni, i topi che si muovevano liberamente svenivano immediatamente. Durante questi episodi, hanno registrato dati provenienti da migliaia di neuroni nel cervello dei topi, nonché l’attività cardiaca e i cambiamenti nelle caratteristiche facciali, compreso il diametro della pupilla e il battito delle mani.
Hanno inoltre utilizzato l’apprendimento automatico in diversi modi per analizzare i dati e individuare le caratteristiche di interesse. Una volta attivati i neuroni NPY2R, i ricercatori hanno scoperto che i topi mostravano una rapida dilatazione della pupilla e il classico “rigirare gli occhi” osservato durante lo svenimento umano, oltre a una soppressione della frequenza cardiaca, della pressione sanguigna e della frequenza respiratoria. Hanno anche misurato la riduzione del flusso sanguigno al cervello, un’area di collaborazione con il laboratorio del Professor David Kleinfeld nei Dipartimenti di Neurobiologia e Fisica dell’UC di San Diego.
“Siamo rimasti sbalorditi quando abbiamo visto come i loro occhi roteavano all’indietro nello stesso momento in cui l’attività cerebrale diminuiva rapidamente“, hanno riferito i ricercatori in un riassunto dell’articolo. “Poi, dopo pochi secondi, l’attività cerebrale e il movimento sono tornati. Questo è stato il nostro momento eureka“.
Ulteriori test hanno dimostrato che quando i VSN NPY2R venivano rimossi dai topi, il BJR e le condizioni di svenimento svanivano. Studi precedenti avevano dimostrato che lo svenimento è causato da una riduzione del flusso sanguigno al cervello, cosa che anche il nuovo studio ha riscontrato essere vero, ma le nuove prove indicano che l’attività cerebrale stessa potrebbe svolgere un ruolo importante. I risultati implicano quindi l’attivazione dei VSN appena identificati geneticamente e dei loro percorsi neurali non solo con BJR, ma più centralmente nella fisiologia animale generale, in alcune reti cerebrali e persino nel comportamento.
Tali risultati erano difficili da ottenere in precedenza perché i neuroscienziati studiano il cervello e i cardiologi studiano il cuore, ma molti lo fanno isolandosi l’uno dall’altro. “I neuroscienziati tradizionalmente pensano che il corpo segua semplicemente il cervello, ma ora sta diventando molto chiaro che il corpo invia segnali al cervello e quindi il cervello cambia funzione“, ha detto Augustine.
Come risultato delle loro scoperte, i ricercatori vorrebbero continuare a monitorare le condizioni precise in cui i neuroni sensoriali vagali vengono attivati. “Speriamo anche di esaminare più da vicino il flusso sanguigno cerebrale e i percorsi neurali nel cervello durante il momento della sincope, per comprendere meglio questa condizione comune ma misteriosa”, notano.
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Inoltre, sperano di utilizzare la loro ricerca come modello per sviluppare trattamenti mirati per le condizioni associate allo svenimento.
I coautori dell’articolo includono: Jonathan Lovelace, Jingrui Ma, Saurabh Yadav, Karishma Chhabria, Hanbing Shen, Zhengyuan Pang, Tianbo Qi, Ruchi Sehgal, Yunxiao Zhang, Tushar Bali, Thomas Vaissiere, Shawn Tan, Yuejia Liu, Gavin Rumbaugh, Li Ye, David Kleinfeld, Carsen Stringer e Vineet Augustine.
Fonte: Nature
