Ketamina-Immagine:Izhikevich, Edelman / Atti della National Academy of Sciences degli Stati Uniti d’America-
Un team internazionale di ricercatori, tra cui Sofya Kulikova, Senior Research Fellow presso la HSE University-Perm, ha scoperto che la ketamina, essendo un inibitore del recettore NMDA, aumenta il rumore di fondo del cervello, causando una maggiore entropia dei segnali sensoriali in entrata e interrompendo la loro trasmissione tra il talamo e la corteccia. Questa scoperta può contribuire a una migliore comprensione delle cause della psicosi nella schizofrenia.
Un articolo con i risultati dello studio è stato pubblicato sull’European Journal of Neuroscience.
I disturbi dello spettro schizofrenico colpiscono circa una persona su 300 in tutto il mondo. Le manifestazioni più comuni di questi disturbi sono disturbi percettivi come allucinazioni, deliri e psicosi.
Un farmaco chiamato ketamina può indurre uno stato mentale simile alla psicosi in individui sani. La ketamina inibisce i recettori NMDA coinvolti nella trasmissione dei segnali eccitatori nel cervello. Uno squilibrio di eccitazione e inibizione nel sistema nervoso centrale può influenzare l’accuratezza della percezione sensoriale.
Si ritiene attualmente che cambiamenti simili nel funzionamento dei recettori NMDA siano una delle cause dei disturbi della percezione nella schizofrenia. Tuttavia, non è ancora chiaro come esattamente questo processo avvenga nelle regioni cerebrali coinvolte.
Per scoprirlo, neuroscienziati provenienti da Francia, Austria e Russia hanno studiato come i cervelli dei topi da laboratorio trattati con ketamina elaborano i segnali sensoriali. I ricercatori hanno esaminato le oscillazioni beta e gamma che si verificano in risposta a stimoli sensoriali nel sistema talamo-corticale del cervello del roditore, una rete neurale che collega la corteccia cerebrale con il talamo responsabile della trasmissione delle informazioni sensoriali dagli organi della percezione al cervello.
Le oscillazioni beta sono onde cerebrali nell’intervallo da 15 a 30 Hz e le onde gamma sono quelle nell’intervallo da 30 a 80 Hz. Si ritiene che queste frequenze siano fondamentali per la codifica e l’integrazione delle informazioni sensoriali.
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Nell’esperimento, ai ratti sono stati impiantati microelettrodi per registrare l’attività elettrica nel talamo e nella corteccia somatosensoriale, una regione del cervello responsabile dell’elaborazione delle informazioni sensoriali provenienti dal talamo. I ricercatori hanno stimolato i baffi dei ratti (vibrisse) e registrato le risposte del cervello prima e dopo la somministrazione di ketamina.
Un confronto dei due set di dati ha rivelato che la ketamina ha aumentato la potenza delle oscillazioni beta e gamma nella corteccia e nel talamo anche nello stato di riposo prima che fosse presentato uno stimolo. Il periodo di stimolo era significativamente inferiore in tutti i siti corticali e talamici registrati dopo la somministrazione di ketamina.
Il lasso di tempo post-stimolazione di 200-700 ms è abbastanza lungo per codificare, integrare e percepire il segnale sensoriale in arrivo. La diminuzione osservata della potenza delle oscillazioni indotte dallo stimolo sensoriale può essere associata a una percezione alterata.
L’analisi ha anche rivelato che inibendo i recettori NMDA, la somministrazione di ketamina ha aggiunto rumore alle frequenze gamma nel periodo post-stimolazione di 200-700 ms in un nucleo talamico e in uno strato della corteccia somatosensoriale. Si può presumere che questo aumento di rumore osservato, cioè una riduzione del rapporto segnale- rumore, indichi anche una ridotta capacità dei neuroni di elaborare i segnali sensoriali in arrivo.
Questi risultati suggeriscono che la psicosi può essere innescata da un aumento del rumore di fondo che compromette la funzione dei neuroni talamo-corticali. Questo, a sua volta, potrebbe essere causato da un malfunzionamento dei recettori NMDA che influenza l’equilibrio tra inibizione ed eccitazione nel cervello. Il rumore rende i segnali sensoriali meno definiti o pronunciati. Inoltre, ciò può causare esplosioni spontanee di attività associate a una percezione distorta della realtà.
“Le alterazioni scoperte nell’attività elettrica talamica e corticale associate ai disturbi dell’elaborazione delle informazioni sensoriali indotte dalla ketamina potrebbero servire come biomarcatori per testare farmaci antipsicotici o prevedere il decorso della malattia in pazienti con disturbi dello spettro psicotico”, afferma Sofya Kulikova.
