Nel cervello esistono due tipi di cellule fondamentalmente diverse: i neuroni e le cellule gliali. Queste ultime, ad esempio, isolano la complicata trama delle cellule nervose o garantiscono loro condizioni di lavoro ottimali: hanno funzione nutritiva e di sostegno per i neuroni, assicurano l’isolamento dei tessuti nervosi e la protezione da corpi estranei in caso di lesioni. Un nuovo studio guidato dall’Università di Bonn ha ora scoperto un’altra funzione, nei roditori: i risultati suggeriscono che un certo tipo di cellule gliali svolge un ruolo importante nell‘apprendimento spaziale. Il Centro tedesco per le malattie neurodegenerative (DZNE) ha partecipato al lavoro. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications.
Ogni luogo ha numerose caratteristiche che lo distinguono e lo rendono inconfondibile nel suo insieme. Un particolare albero. Un corso d’acqua. Un palazzo che ci colpisce più di altri. Quando visitiamo un luogo per la prima volta, memorizziamo questa combinazione di caratteristiche. Quando poi incontriamo un’altra volta l’interazione tra albero, corso d’acqua e palazzo, il nostro cervello la riconosce: ricordiamo di esserci già stati. Ciò è reso possibile da meccanismi come la cosiddetta integrazione dendritica dell’attività sinaptica. “Siamo riusciti a dimostrare che le cosiddette cellule astrogliali (o astrociti) svolgono un ruolo essenziale in questa integrazione”, spiega il Prof. Dr. Christian Henneberger dell’Istituto di Neuroscienze Cellulari dell’Ospedale Universitario di Bonn. “Regolano la sensibilità dei neuroni a una specifica combinazione di caratteristiche”.
Un milione di “cellule di posizione” nel cervello dei topi
Nel loro studio, i ricercatori hanno esaminato da vicino i neuroni dell’ippocampo dei roditori. L’ippocampo è una regione del cervello che svolge un ruolo centrale nei processi di memoria. Questo è particolarmente vero per la memoria spaziale: “Nell’ippocampo ci sono neuroni specializzati proprio in questo: le cellule di posizione“, spiega Henneberger, che è anche membro del Centro di ricerca collaborativa 1089 – dove si è svolto il progetto di ricerca – e dell’Area di ricerca transdisciplinare “Vita e salute” dell’Università di Bonn. Solo nell’ippocampo dei topi ci sono circa un milione di queste cellule. Ognuna di esse risponde a una specifica combinazione di caratteristiche ambientali. Le cellule di posizione hanno lunghi prolungamenti, i dendriti. Questi sono ramificati come la chioma di un albero e costellati da numerosi punti di contatto. Qui arrivano le informazioni che i nostri sensi ci trasmettono su un luogo. Questi contatti sono chiamati sinapsi. “Quando i segnali arrivano contemporaneamente a molte sinapsi vicine, nel dendrite si verifica un forte impulso di tensione, il cosiddetto picco dendritico“, spiega la dottoressa Kirsten Bohmbach, che ha eseguito la maggior parte degli esperimenti dello studio. “Questo processo è quello che chiamiamo integrazione dendritica: Il picco si verifica solo quando un numero sufficiente di sinapsi è attivo contemporaneamente. Questi picchi viaggiano verso il corpo della cellula, dove possono innescare un altro impulso di tensione – un potenziale d’azione”.
Cellule di posizione in modalità “attenzione”
Le cellule di posizione generano potenziali d’azione a intervalli regolari. La velocità con cui lo fanno può variare notevolmente. Tuttavia, quando i topi si orientano in un nuovo ambiente, le loro cellule di posizione oscillano sempre secondo un ritmo particolare, generando da cinque a dieci impulsi di tensione al secondo. Questo ritmo induce le cellule nervose a rilasciare determinate sostanze messaggere. È qui che entrano in gioco gli astrociti: hanno dei sensori a cui queste sostanze messaggere si agganciano e a loro volta rilasciano una sostanza chiamata D-serina. “La D-serina migra poi verso i dendriti delle cellule di posizione”, spiega Bohmbach. “Lì fa in modo che le punte dendritiche si sviluppino più facilmente e siano anche molto più forti”. Quando i topi sono in modalità “attenzione” e sono, quindi, concentrati, è più facile per loro memorizzare e riconoscere nuove posizioni. È come se un tassista si concentrasse sulla navigazione nel centro della città e memorizzasse i cambiamenti di posizione. Anche il passeggero accanto all’autista guarda la strada, ma i suoi pensieri sono altrove e se ne accorge di meno (tuttavia, in questi fenomeni di attenzione sono coinvolti anche processi diversi).
“Se inibiamo l’assistenza fornita dagli astrociti nei topi, è meno probabile che riconoscano luoghi familiari”, spiega Henneberger. I risultati forniscono una nuova visione del funzionamento e del controllo dei ricordi. A medio termine, potrebbero anche aiutare a rispondere alla domanda su come si sviluppano alcune forme di disturbi della memoria.
