Immagine: Public Domain.
Gli scienziati, guidati da un ricercatore biomedico dell’Università della California, Riverside, hanno identificato un nuovo meccanismo responsabile dello sviluppo anormale delle connessioni neuronali nel cervello dei topi. Tali sviluppi anormali portano a comportamenti sociali anormali e convulsioni.
Il team ha preso di mira la regione del cervello nota come ippocampo, che svolge un ruolo significativo nelle interazioni sociali e nell’apprendimento e le sinapsi, che sono essenzialmente contatti specializzati trovati tra i neuroni.
All’interno del cervello, ogni neurone riceve vari input sinaptici inibitori ed eccitatori. L’equilibrio tra inibizione ed eccitazione nei circuiti neuronali – chiamato equilibrio E / I e ritenuto significativo per l’elaborazione dei dati nel sistema nervoso centrale e cruciale per la stabilità e la funzione dei circuiti – può contribuire a diversi disturbi neurologici, come il disturbo dello spettro autistico, l’epilessia e schizofrenia.
Vedi anche:Il cannabidiolo riduce significativamente le convulsioni in pazienti con grave forma di epilessia
Il team ha anche preso di mira una proteina, nota come efrina-B1, che copre la membrana attorno alla cellula e svolge un ruolo chiave nel preservare il sistema nervoso.
Lo scopo dello studio era scoprire se la sovrapproduzione o la delezione della proteina efrina-B1 negli astrociti – che sono cellule gliali nel cervello che controllano le connessioni sinaptiche all’interno dei neuroni – influenza la formazione e la maturazione delle sinapsi nello sviluppo dell’ippocampo e modifica l’equilibrio E / I, con conseguenti deficit comportamentali.
“Abbiamo scoperto che i cambiamenti nell’equilibrio E / I sono regolati dagli astrociti nel cervello in via di sviluppo attraverso la proteina efrina. Inoltre, l’efrina-B1 astrocitica è collegata allo sviluppo di reti inibitorie nell’ippocampo durante un periodo di sviluppo critico, che è una scoperta nuova e inaspettata “, dice Iryna Ethell, Professore di Scienze Biomediche, Scuola di Medicina, Università della California, Riverside.
Ethell, che ha anche guidato lo studio sui topi, ha aggiunto: “ Nello specifico, dimostriamo che la perdita di efrina-B1 astrocitica inclina l’equilibrio E / I a favore dell’eccitazione riducendo l’inibizione, che quindi iperattiva i circuiti neuronali. Questa iperattività si manifesta come ridotta socievolezza nei topi e suggerisce che possono servire come nuovo modello per studiare il disturbo dello spettro autistico “.
Pubblicate su The Journal of Neuroscience, queste scoperte possono migliorare l’interpretazione dei meccanismi che provocano disturbi del neurosviluppo.
Ethell ha inoltre descritto che le disfunzioni degli astrociti sono anche associate a patologie sinapsi legate a malattie neurodegenerative e disturbi del neurosviluppo, come il morbo di Alzheimer, in cui può verificarsi anche la perdita di neuroni a causa di una precoce disfunzione nelle connessioni sinaptiche.
Ethell ha aggiunto: “ Resta da esplorare in studi futuri come esattamente gli astrociti utilizzino la proteina efrina per controllare lo sviluppo delle reti neuronali. I nostri risultati aprono una nuova indagine sulle future applicazioni cliniche poiché l’inibizione ridotta è stata collegata a diversi disturbi dello sviluppo, tra cui l’autismo e l’epilessia “.
Questo è il primo rapporto che stabilisce una connessione tra gli astrociti e lo sviluppo dell’equilibrio E / I rilevato nell’ippocampo di topo al momento del primo sviluppo postnatale.
“Forniamo nuove prove che diversi livelli di efrina-B1 negli astrociti influenzano le sinapsi sia eccitatorie che inibitorie durante lo sviluppo e contribuiscono alla formazione di reti neuronali nel cervello e comportamenti associati “, dice Iryna Ethell.
Ethell ha descritto che le sinapsi sono essenzialmente componenti di costruzione di reti neurali e funzionano come unità di elaborazione dati di base nel cervello. Ha inoltre aggiunto che le sinapsi eccitatorie sono essenzialmente connessioni cellula-cellula che consentono l’attività neuronale, mentre le connessioni inibitorie controllano negativamente l’attività cerebrale per sincronizzare le risposte, la specificità e la tempistica del cervello.
Ethell ha dichiarato: “L’ iperattività delle reti neuronali derivante dalla perdita o dalla ridotta funzione delle sinapsi inibitorie può portare a disfunzioni neurali e convulsioni. Come un’auto senza freni, il cervello senza neuroni inibitori non può funzionare correttamente e diventa iperattivo, con conseguente perdita del controllo del corpo “.
Ha convenuto che sono necessari ulteriori studi per scoprire come la segnalazione dell’efrina negli astrociti modifica precisamente le sinapsi inibitorie e in particolare come gli astrociti potrebbero svolgere un ruolo in tali meccanismi.
“Dato il diffuso e crescente interesse della ricerca nei meccanismi mediati dagli astrociti che regolano l’equilibrio E / I nei disturbi dello sviluppo neurologico, i nostri risultati stabiliscono una base per studi futuri sugli astrociti in condizioni clinicamente rilevanti “, conclude Iryna Ethell.
