Un nuovo studio del MIT e dell’Università Nazionale Yang Ming Chiao Tung dimostra che le versioni difettose del gene Foxp2 disturbano la capacità dei neuroni di formare sinapsi nelle regioni cerebrali coinvolte nel linguaggio. Le mutazioni del gene sono state collegate a un tipo di disturbo del linguaggio chiamato aprassia, che rende difficile produrre sequenze di suoni. Lo studio, condotto sui topi, ha permesso di scoprire che le mutazioni in Foxp2 interrompono la formazione dei dendriti e delle sinapsi neuronali nella componente del cervello chiamata “striato”, che svolge un ruolo importante nel controllo del movimento. I topi con queste mutazioni mostrano anche una riduzione della capacità di produrre i suoni ad alta frequenza che usano per comunicare con gli altri topi. Queste disfunzioni derivano dal fatto che le mutazioni di Foxp2 impediscono il corretto assemblaggio delle proteine motorie, che muovono le molecole all’interno delle cellule.

Controllo del linguaggio

I bambini affetti da aprassia Foxp2-associata tendono a iniziare a parlare più tardi rispetto agli altri bambini e il loro linguaggio è spesso difficile da comprendere. Si ritiene che il disturbo derivi da alterazioni delle regioni cerebrali che controllano i movimenti delle labbra, della bocca e della lingua. La Foxp2 è espressa anche nel cervello di uccelli canori come i fringuelli ed è fondamentale per la capacità di questi uccelli di imparare i patterns canori. Foxp2 codifica un fattore di trascrizione, il che significa che può controllare l’espressione di molti altri geni bersaglio. Molte specie esprimono Foxp2, ma gli esseri umani hanno una forma speciale di questo gene. In uno studio del 2014, Graybiel e colleghi hanno trovato prove che la forma umana di Foxp2, se espressa nei topi, permetteva a questi ultimi di accelerare il passaggio da un tipo di apprendimento dichiarativo a uno procedurale. In quello studio, i ricercatori hanno dimostrato che i topi modificati per esprimere la versione umana di Foxp2, che differisce da quella dei topi solo per due coppie di basi di DNA, erano molto più abili nell’apprendimento di percorsi di labirinti e nell’esecuzione di altri compiti che richiedono la trasformazione di azioni ripetute in routine comportamentali. I topi con Foxp2 simile a quello umano avevano anche dendriti più lunghi – le sottili estensioni che aiutano i neuroni a formare sinapsi – nello striato, che è coinvolto nella formazione delle abitudini e nel controllo motorio. Nel nuovo studio, i ricercatori hanno voluto esplorare come la mutazione Foxp2, che è stata collegata all’aprassia, influisca sulla produzione del linguaggio, utilizzando le vocalizzazioni ultrasoniche nei topi.  Mentre studi precedenti, tra cui il lavoro di Liu e Graybiel del 2016, avevano suggerito che Foxp2 influisce sulla crescita dei dendriti e sulla formazione delle sinapsi, non si conosceva il meccanismo con cui ciò avviene. Nel nuovo studio, guidato da Liu, i ricercatori hanno analizzato un meccanismo proposto, ovvero che Foxp2 influenzi le proteine motrici.

Un equilibrio delicato

I topi con la versione mutata di Foxp2 presentavano vocalizzazioni ultrasoniche anomale, che in genere hanno una frequenza compresa tra 22 e 50 kilohertz. I ricercatori hanno dimostrato di poter invertire questi problemi di vocalizzazione e i deficit nell’attività motoria molecolare, nella crescita dendritica e nell’attività elettrofisiologica riducendo il gene che codifica la dinactina1. Le mutazioni di Foxp2 possono anche contribuire ai disturbi dello spettro autistico e alla malattia di Huntington, attraverso meccanismi che Liu e Graybiel hanno precedentemente studiato nel loro articolo del 2016 e che molti altri gruppi di ricerca stanno ora esplorando. Il laboratorio di Liu sta anche studiando il ruolo potenziale dell’espressione anomala di Foxp2 nel nucleo subtalamico del cervello come possibile fattore della malattia di Parkinson.