LeScienze: "Come nascono i nuovi neuroni nel cervello adulto"

Contrariamente a quanto si riteneva fino a qualche tempo fa, la genesi di nuovi neuroni a partire da cellule staminali non si ferma con la fine dell’infanzia, ma continua per tutta l’età adulta, ed è fondamentale per l’apprendimento e la memoria oltre che per la regolazione dell’umore. Uno studio pubblicato su “Cell Stem Cell” da un gruppo di ricercatori dell’Università della North Carolina a Chapel Hill guidati da Juan Song ha ora scoperto che la neurogenesi è controllata da un solo circuito cerebrale.

Il risultato potrebbe avere importanti ricadute  per la comprensione e per il trattamento di patologie neurocerebrali che hanno origine da una neurogenesi aberrante, come l’epilessia, la schizofrenia, la depressione e la malattia di Alzheimer.

Le cellule staminali neurali si comportano esattamente come le staminali di tutti gli altri tessuti ed organi: danno origine, se necessario, a nuove cellule, che sostituiscono quelle morte o che stanno per morire. Le ricerche però hanno dimostrato che i neuroni del cervello degli adulti, nella stragrande maggioranza dei casi, sono collegati in modo da formare  circuiti complessi che non vengono mai sostituiti.

Un’immagine al microscopio elettronico che mostra le connessioni cerebrali del circuito di regolazione della popolazione di staminali del giro dentato (Song Lab, UNC School of Medicine)

L’eccezione principale è nel del giro dentato, una porzione della regione dell’ippocampo, dove la nascita di nuovi neuroni prosegue per tutta la vita, e supporta funzioni cruciali che sovraintendono alla memoria e all’apprendimento. Ma come fa il cervello a controllare la neurogenesi all’interno del giro dentato?

Il gruppo di Song cerca di scoprirlo da tempo. In un precedente studio pubblicato su “Nature Neuroscience” nel 2013, il gruppo ha annunciato la scoperta di speciali neuroni dell’ippocampo – detti  neuroni ippocampali PV – che forniscono ai nuovi neuroni del giro dentato i segnali necessari per una corretta neurogenesi.

Nel nuovo studio, Song e colleghi hanno scoperto che la segnalazione degli interneuroni PV ippocampali è regolata da un circuito gabaergico – cioè che usa come neurotrasmettitore l’acido gamma-amminobutirrico (GABA) – e che parte dal setto mediale, una popolazione di neuroni che si trovano nel lobo frontale.

“Questo circuito gabaergico nel setto mediale funziona grazie agli interneuroni PV globali per istruire le cellule staminali ad attivarsi o a rimanere quiescenti”, ha spiegato Song. “Questo circuito GABA è unico, perché gli interneuroni PV locali sono eccitati dal GABA, un neurotrasmettitore che normalmente inibisce l’attività neuronale”.

Quando le cellule staminali si attivano, inizia un processo di divisione cellulare che produce nuovi neuroni che si connettono ai circuiti cerebrali esistenti: in un ippocampo normale, nell’arco di una vita, la neurogenesi rimane di basso livello, poiché la popolazione di cellule staminali viene mantenuta indefinitamente in uno stato quiescente.

La ricerca ha mostrato che nei topi il circuito che va dal setto mediale all’ippocampo agisce in modo da mantenere le cellule staminali del giro dentato in questo stato di bassa attività: in pratica, inibisce l’attivazione delle cellule staminali del giro dentato contribuendo a mantenerle in buona salute.

A riprova della correttezza di questo modello, gli autori hanno dimostrato che se si interferisce con il circuito appena scoperto, l’azione inibitoria salta, permettendo alle cellule staminali del giro dentato di diventare iperattive. Il risultato è un’iperproduzione di nuovi neuroni, che appaiono però meno funzionali di quelli normali.