La struttura cellulare precedentemente associata alla malattia migliora effettivamente la funzione cerebrale

La struttura cellulare precedentemente associata alla malattia migliora effettivamente la funzione cerebrale

I ricercatori della McGill University hanno effettivamente rivelato che una struttura delle cellule cerebrali precedentemente ritenuta patologica in realtà migliora la capacità delle cellule di inviare informazioni e associa a conoscenze molto migliori su determinati lavori.

In una ricerca pubblicata nel Nature Communications, il gruppo ha verificato i rigonfiamenti che si verificano negli assoni delle cellule di Purkinje nel cervello. Nei risultati che si oppongono alle ipotesi ben note, hanno scoperto che gli assoni con rigonfiamenti svolgevano un compito molto migliore nell'eseguire segnali elettrici rispetto a quelli senza.

"Questi sono il tipo di risultati in cui ti gratti davvero la testa e pensi: 'Verifichiamolo ancora una volta'", afferma l'autore senior Alanna Watt, professore associato presso il Dipartimento di Biologia. "In realtà, quando abbiamo iniziato questo progetto, pensavamo che eravamo più propensi a definire e valutare esattamente come un assone cadesse, il che non è quello che abbiamo visto".

I dati sperimentali confondono le aspettative

I rigonfiamenti negli assoni, le fibre lunghe e sottili attraverso le quali le cellule nervose trasmettono informazioni ad altre cellule, si osservano nello sviluppo normale e nella malattia. Un numero maggiore di rigonfiamenti assonali è stato osservato in vari disturbi neurodegenerativi, il che ha portato gli scienziati a ritenere che i rigonfiamenti abbiano un impatto negativo sulla funzione degli assoni. Sebbene la modellazione al computer supporti questa visione, il team di ricerca della McGill è stato il primo a testare la teoria con misurazioni su cellule nervose reali.

Utilizzando una combinazione tecnicamente impegnativa di microscopia a due fotoni ed elettrofisiologia per misurare l'attività elettrica simultaneamente in diverse posizioni all'interno delle cellule, i ricercatori hanno dimostrato che la presenza di rigonfiamenti assonali nelle cellule di Purkinje di topo non ha avuto un impatto dannoso sulla velocità con cui tali cellule hanno prodotto segnali ( la frequenza di fuoco) o sulla velocità con cui gli assoni hanno trasmesso i segnali. Sorprendentemente, gli esperimenti hanno anche mostrato che alle massime velocità di scarica gli assoni con rigonfiamenti avevano meno probabilità di fallire rispetto a quelli senza.

Il ruolo nella malattia neurodegenerativa messo in discussione

Con una svolta sorprendente, i ricercatori della McGill hanno scoperto di essere in grado di stimolare la formazione di rigonfiamenti assonali introducendo un farmaco che bloccava la trasmissione dei segnali elettrici nelle cellule nervose, specialmente negli assoni. Vedere i rigonfiamenti assonali formarsi nel giro di poche ore quando l'assone di una cellula nervosa era stato compromesso in questo modo mette in discussione le ipotesi precedenti sul ruolo dei rigonfiamenti assonali nei disturbi neurodegenerativi. Come spiega Watt, la scoperta lascia spazio alla possibilità che i rigonfiamenti rappresentino un meccanismo di autoriparazione piuttosto che un deterioramento causato dalla malattia.

"Trasmettere informazioni utilizzando segnali elettrici è uno dei punti più vitali di un assone", afferma. "Se inizia a non riuscire in questo compito, ha senso che ci sia un sistema che tenti di evitarlo".

L'analisi comportamentale conferma l'impatto positivo dei gonfiori

Oltre alle loro indagini a livello cellulare, i ricercatori hanno cercato di determinare l'impatto dei rigonfiamenti assonali sulla funzione cerebrale complessiva. Il team ha utilizzato tre test progettati per valutare l'apprendimento motorio e la coordinazione, che sono tra i ruoli più importanti del cervelletto. Supportati dalla modellazione per tenere conto della variazione naturale tra le capacità di apprendimento individuali, i risultati hanno rivelato una correlazione positiva tra l'abbondanza di rigonfiamenti assonali nelle cellule cerebellari di Purkinje e le capacità di apprendimento motorio.

"Riteniamo che il collegamento Web sia molto probabilmente indiretto", spiega Watt. "La conoscenza sta probabilmente avvenendo altrove, ma le informazioni vengono trasmesse in modo più affidabile e di conseguenza vediamo una ristrutturazione".