La formazione dei circuiti neuronali nel cervello richiede modelli di attività spontanea prima che la materia grigia diventi completamente funzionale. Nei topi, sono presenti schemi di attività chiamati “patchwork” e “onde” nelle regioni cerebrali responsabili del tatto e della vista sin dalla nascita. Tuttavia, non sappiamo se questi schemi di attività si verificano anche in altri mammiferi, né quando e come si sviluppano durante la crescita del cervello.
Queste sono domande importanti per capire come il cervello si forma in condizioni di salute e malattia. Poiché è difficile studiare l’attività cerebrale nei feti, i ricercatori dell’University of Queensland hanno utilizzato un metodo poco invasivo per studiare encefalo dei marsupiali dunnart, i cui cervelli si sviluppano dopo la nascita. Hanno scoperto che i dunnart presentano schemi di attività e onde simili a quelli dei topi neonati nello stadio di sviluppo chiamato “stadio 27” (equivalente a quello dei topi neonati). Hanno anche esaminato le fasi precedenti dello sviluppo per capire quando e come questi schemi si manifestano per la prima volta. Hanno osservato che i modelli di attività emergono in sequenza e in modo specifico per ogni regione del cervello.
Nei dunnart, questi schemi diventano evidenti già nello stadio 24 per la regione responsabile del tatto e nello stadio 25 per la regione visiva. Questi stadi corrispondono a circa il 16° e il 17° giorno embrionale nei topi. Durante questi stadi, gli strati del cervello si formano e le connessioni tra le regioni cerebrali si stabiliscono. Oltre a influenzare le connessioni cerebrali esistenti, questi modelli di attività cerebrale potrebbero giocare un ruolo importante nella regolazione di altri eventi precoci dello sviluppo del cervello.
Implicazioni dello studio sui dunnart
Lo studio dei dunnart ci fornisce informazioni preziose sulla formazione dei circuiti cerebrali e sull’importanza dei modelli di attività nel processo di sviluppo del cervello. L’autore principale, il dottor Rodrigo Suárez del Queensland Brain Institute e della School of Biomedical Sciences dell’UQ, ha dichiarato che questa scoperta potrebbe portare a una migliore comprensione dei modelli cerebrali legati a condizioni di neurosviluppo come il disturbo dello spettro autistico (ASD).
“I marsupiali sono mammiferi che nascono in una fase estremamente precoce, equivalente alla metà della gestazione in termini umani“, ha detto il dottor Suárez. “La maggior parte dello sviluppo cerebrale dei marsupiali avviene dopo la nascita, all’interno del marsupio della madre. “Per questo motivo, abbiamo potuto studiare i modelli di attività neurale del dunnart australiano e abbiamo scoperto che sono simili a quelli del cervello umano nell’utero“. La ricerca ha utilizzato indicatori luminosi per registrare l’attività elettrica dei neuroni nei cuccioli. Suárez ha affermato che è ormai assodato che i bambini umani rispondono alla stimolazione ben prima della nascita.
“Ma esattamente quando, dove e come inizia l’attività elettrica nel cervello in via di sviluppo è rimasto sempre un mistero“, ha detto. “Questo soprattutto perché solo i mammiferi hanno sviluppato una corteccia cerebrale – la superficie rugosa del nostro cervello che controlla i compiti sensoriali, motori e cognitivi – e la maggior parte dei modelli sperimentali non può sopravvivere in fasi così precoci al di fuori dell’utero“. Il ricercatore ha aggiunto che studiare i marsupiali potrebbe aiutare i ricercatori ad andare più indietro nell’evoluzione del cervello. “Questi risultati evidenziano i primi processi di sviluppo cerebrale che sono sorti milioni di anni fa e sono in corso con pochi cambiamenti, influenzando probabilmente l’evoluzione e la diversificazione della corteccia cerebrale”.
