La sincronizzazione tra diverse cellule cerebrali potrebbe creare stati cerebrali flessibili che facilitino l’adattamento comportamentale a situazioni diverse.
Per sopravvivere e prosperare, gli esseri umani e gli altri organismi viventi devono continuamente acquisire nuove strategie per adattare il loro comportamento ai mutevoli ambienti.
La sincronizzazione tra diverse cellule cerebrali potrebbe creare stati cerebrali flessibili che facilitino l’adattamento comportamentale a situazioni diverse.
È stato spesso osservato che gli organismi esibiscono un’attività neurale ritmica che si verifica simultaneamente in diverse parti del cervello in modo sincronizzato. Tuttavia, i neuroscienziati non sono ancora stati in grado di determinare se questa attività sincronizzata è importante per specifiche funzioni cerebrali o è semplicemente un sottoprodotto del modo in cui sono organizzati i circuiti cerebrali o sia importante per l’adattamento comportamentale.
I deficit di sincronia tra i neuroni possono portare a patologie.
Le persone con disturbi della salute mentale come la schizofrenia e l’autismo presentano deficit di sincronia tra i neuroni. Comprendere il significato dell’attività neurale sincronizzata potrebbe quindi avere importanti implicazioni per diversi campi di studio, tra cui neuroscienze, psicologia e psichiatria.
Alcuni ricercatori dell’Università della California, San Francisco, in collaborazione con scienziati dell’Università di Harvard e Stanford, hanno recentemente condotto uno studio per esplorare il ruolo della sincronia a frequenza gamma (~ 40 Hz) tra interneuroni prefrontali di parvalbumina (PV) nei topi che sono responsabili dell’acquisizione di nuove associazioni stimolo-ricompensa.
Il loro articolo, pubblicato su Nature Neuroscience, offre nuove intuizioni che potrebbero in definitiva migliorare la nostra comprensione delle anomalie nei modelli di sincronizzazione neurale osservate nelle persone affette da una serie di disturbi di salute mentale.
Al momento non capiamo se i deficit di sincronia associati a disturbi mentali specifici debbano essere corretti per poterli curare
ha detto a Medical Xpress Vikaas Sohal, uno dei ricercatori che ha effettuato lo studio.
Nel nostro recente studio, abbiamo deciso di valutare se questa sincronia contribuisca effettivamente all’apprendimento.
Nel loro studio, Sohal e i suoi colleghi hanno utilizzato un approccio noto come optogenetica, che utilizza proteine sensibili alla luce che possono attivare i neuroni per controllare la sincronia tra i neuroni negli emisferi destro e sinistro del cervello dei topi.
Ciò ha permesso loro di testare se l’alterazione della sincronia di questi neuroni ha influenzato l’apprendimento associativo dei topi durante gli esperimenti di condizionamento.
Abbiamo quindi utilizzato indicatori di tensione codificati geneticamente – proteine che cambiano la loro fluorescenza in base all’attività neuronale – per rilevare quando specifici neuroni nell’emisfero sinistro e destro si sono sincronizzati.
Ha spiegato Sohal.
Gli esperimenti dei ricercatori hanno prodotto numerosi risultati interessanti.
In primo luogo, quando i topi hanno ricevuto informazioni che suggerivano che alcune delle loro associazioni precedentemente apprese non fossero più valide, Sohal e i suoi colleghi hanno osservato significativi aumenti specifici del tipo di cellula nella sincronia gamma emisferica incrociata tra i neuroni PV.
Quando i ricercatori hanno interrotto queste sincronizzazioni usando l’optogenetica, i topi sembravano continuare a comportarsi in base alle associazioni che avevano appreso in precedenza, senza adattare il loro comportamento alla situazione attuale. Tuttavia, ciò non si è verificato quando hanno utilizzato tecniche di stimolazione in fase o sfasata ad altre frequenze.
La sincronizzazione è importante quando i topi devono rivalutare il significato comportamentale di segnali esterni.
In sostanza, è stato scoperto che la sincronizzazione è importante quando i topi devono rivalutare il significato comportamentale di segnali esterni, ad esempio, un segnale che era precedentemente presente ma irrilevante per l’esecuzione delle attività diventa improvvisamente importante.
In futuro, questa osservazione potrebbe aprire la strada a nuovi studi per valutare l’impatto della sincronia gamma su diversi tipi di apprendimento.
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