L’immagine è accreditata all’Università di Montreal.
I ricercatori dell’Università di Montreal hanno fatto un’importante scoperta sui meccanismi alla base dell’apprendimento e della memoria. A seconda del numero di sinapsi e della loro vicinanza, le informazioni vengono elaborate e archiviate in modo diverso.
I risultati dello studio sono stati pubblicati oggi su Nature Communications.
Guidato dal Professor Roberto Araya, il team ha studiato la funzione e la trasformazione morfologica delle spine dendritiche, minuscole sporgenze situate sui rami dei neuroni, durante la plasticità sinaptica, ritenuta il meccanismo alla base dell’apprendimento e della memoria.
“Siamo molto entusiasti perché questa è la prima volta che le regole della plasticità sinaptica, un processo direttamente correlato alla formazione della memoria nel cervello, sono state scoperte in un modo che ci permette di comprendere meglio la plasticità e, in definitiva, come si formano i ricordi quando i neuroni della neocorteccia cerebrale ricevono flussi singoli e / o multipli di informazioni sensoriali ”, ha affermato il Professor Araya.
Un “albero” neuronale
Il cervello è composto da miliardi di cellule nervose eccitabili meglio conosciute come neuroni specializzati nella comunicazione e nell’elaborazione delle informazioni.
“Immagina un albero”, dice Araya, “Le radici sono rappresentate dall’assone, il tronco centrale dal corpo cellulare, i rami periferici dai dendriti e infine le foglie dalle spine dendritiche. Queste migliaia di piccole foglie fungono da gateway ricevendo informazioni eccitatorie da altre cellule. Decideranno se queste informazioni sono sufficientemente significative da essere amplificate e diffuse ad altri neuroni”.
“Questo è un concetto chiave”, ha aggiunto il ricercatore, “nell’elaborazione, integrazione e archiviazione delle informazioni e quindi nella memoria e nell’apprendimento“.
I neuroni amplificano il “volume”
Le spine dendritiche fungono da zona di contatto tra i neuroni ricevendo input (informazioni) di forza variabile. Se un input è persistente, viene attivato un meccanismo mediante il quale i neuroni amplificano il “volume” in modo che possano “sentire” meglio quella particolare informazione.
In caso contrario, le informazioni di un “volume” basso verranno ulteriormente abbassate in modo da non essere notate. Questo fenomeno corrisponde alla plasticità sinaptica, che implica il potenziamento o la depressione della forza di input sinaptica.
“Questa è la legge fondamentale della plasticità dipendente dal tempo o plasticità dipendente dal tempo di Spike (STDP) che regola la forza delle connessioni tra i neuroni nel cervello e si ritiene che contribuisca all’apprendimento e alla memoria”, ha detto Sabrina Tazerart, co -autore dello studio.
Mentre la letteratura scientifica mostra questo fenomeno e come i neuroni si connettono, la precisa organizzazione strutturale delle spine dendritiche e le regole che controllano l’induzione della plasticità sinaptica sono rimaste sconosciute.
“Leggi delle connessioni”
Il team di Araya è riuscito a far luce sui meccanismi alla base della STDP.
“Fino ad ora, nessuno sapeva come gli input sinaptici (informazioni in arrivo) fossero disposti nell ” albero neurale ‘e cosa causasse precisamente una colonna vertebrale dendritica per aumentare o diminuire la forza o il volume delle informazioni che trasmette”, ha detto il Professore. “Il nostro obiettivo era quello di estrarre” leggi di connettività sinaptica “responsabili della costruzione di ricordi nel cervello“.
Per lo studio, il team ha utilizzato modelli preclinici in una fase giovanile, un periodo critico per l’apprendimento e la memoria nel cervello.
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Utilizzando tecniche avanzate nella microscopia a due fotoni che imitano i contatti sinaptici tra due neuroni, i ricercatori hanno scoperto un’importante legge relativa alla disposizione delle informazioni ricevute dalle spine dendritiche.
Lo studio mostra che a seconda del numero di input ricevuti (sinapsi) e della loro vicinanza, le informazioni saranno prese in considerazione e memorizzate in modo diverso.
“Abbiamo scoperto che se più di un input si verifica all’interno di un piccolo pezzo di ramo di un albero, la cellula considererà sempre queste informazioni importanti e aumenterà il suo volume“, ha detto la co-autrice Diana E. Mitchell.
“Una grande scoperta”
“Questa è una scoperta importante“, ha aggiunto Araya.
“Le alterazioni strutturali e funzionali delle spine dendritiche, i principali destinatari di input da altri neuroni, sono spesso associate a condizioni neurodegenerative, come la sindrome dell’X fragile o l’autismo, poiché il paziente non può più elaborare o memorizzare correttamente le informazioni“, ha detto Araya.
“Questa scoperta sconvolge la logica della costruzione della memoria. Ora, comprendendo i meccanismi alla base delle dinamiche delle spine dendritiche e il modo in cui influenzano il sistema nervoso, saremo in grado di sviluppare approcci terapeutici nuovi e meglio adattati “.
Fonte:Nature
