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Circuiti di comunicazione sensoriale del cervello:svelati i segreti

Giovedì 21 Giugno 2012

SVELATI I CIRCUITI DI COMUNICAZIONE DEI SENSI NEL CERVELLO:
NUOVE PROSPETTIVE PER LO STUDIO DI FUTURE SOLUZIONI
CONTRO I DANNI DELLE FUNZIONI SENSORIALI DI TATTO, VISTA E UDITO

Quando percepiamo un suono o una luce, cosa succede nei circuiti
nervosi del nostro cervello? I ricercatori del dipartimento di Neuroscience and Brain
Technologies (NBT) dell’Istituto Italiano di Tecnologia, hanno scoperto che le varie aree
sensoriali sono in competizione tra loro e che si attivano in modo gerarchico seguendo specifici
canali di comunicazione. La scoperta è descritta nell’articolo "Sound-driven synaptic inhibition
in primary visual cortex”, pubblicato dalla rivista Neuron (ed. Cell Press), una delle riviste
scientifiche internazionali più rilevanti dedicate alle neuroscienze, e pone le basi per lo sviluppo
di nuove interfacce elettroniche per la riparazione cellulare del cervello.
Il gruppo di ricercatori, coordinati dal dott. Paolo Medini, team leader del Dipartimento NBT,
ha studiato i meccanismi e i circuiti che consentono alle diverse aree sensoriali del cervello di
comunicare tra loro, svelando un’influenza reciproca tra i diversi gruppi neurali che ricevono e
gestiscono le informazioni provenienti da udito, tatto e vista. L’attività elettrica di un gruppo,
infatti, inibisce o stimola l’attività di un altro, in modo che la comunicazione delle aree sensoriali
verso quelle delle decisioni motorie sia preclusa o favorita solo per alcuni sensi.
«Nella nostra ricerca - spiega il dott. Medini - abbiamo preso come modello il sistema visivo dei
topi. Grazie all’applicazione di metodi di registrazione e stimolazione dei neuroni ad alta
risoluzione temporale e spaziale, siamo riusciti a identificare con precisione i circuiti e le cellule
che mediano gli effetti inibitori di un’area sull’altra.»
In particolare, lo studio evidenzia il rilascio di neurotrasmettitori inibitori da parte dei neuroni
nella corteccia uditiva verso i microcircuiti neurali di tatto e vista. Al contrario, i neuroni dedicati
all’elaborazione visiva inibiscono le aree corticali acustiche, mentre stimolano le aree corticali
che elaborano il senso del tatto.
I microcircuiti lungo cui i diversi gruppi neurali comunicano sono stati esplorati con tecniche
optogenetiche, che combinano insieme l’esattezza di una modificazione genetica e la semplicità
della fotostimolazione. «I diversi neuroni sono stati modificati geneticamente in modo da
esprimere una proteina fotosensibile che, una volta stimolata dall’esterno con fasci luminosi,
innesca l’attività elettrica nella specifica area sensoriale - dichiara Giuliano Iurilli, studente di
dottorato nel dipartimento NBT di IIT e primo autore dell’articolo - Questo ci ha permesso di
registrare il flusso di comunicazione interno alle connessioni tra le diverse aree, partendo dal
momento esatto in cui una di esse è stimolata.»
«Penso che la sfida delle neuroscienze sia rappresentata dalla necessità di riparare i danni che si
possono presentare in specifici punti dei circuiti cerebrali” - dichiara il dott. Paolo Medini, team
leader nell’Unità Advanced Neurotechnologies di NBT - “il nostro studio rappresenta la base da
cui sviluppare nuove terapie di riparazione cellulare, infatti ci consente di iniziare a progettare
interfacce neuroelettroniche innovative in grado di sostituire le aree sensoriali danneggiate.»
La scoperta, infine, apre la strada alla comprensione delle modificazioni che avvengono nel
cervello a seguito di deprivazioni sensoriali profonde quali la cecità o la sordità. «Il prossimo
passo della nostra ricerca - conclude il dott. Medini - sarà di approfondire la conoscenza di
come i circuiti neurali si riorganizzano in mancanza di un senso e quindi di intervenire con
dispositivi artificiali.»

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