Il tuo cervello ospita milioni di connessioni incomplete (e questa è una buona cosa)

Grazie a queste “sinapsi silenziose”, possiamo formare costantemente nuovi ricordi e imparare cose nuove, senza sostituire le sinapsi esistenti.

Potresti aver sentito parlare di sinapsi ad un certo punto. Una sinapsi collega essenzialmente i neuroni e consente la trasmissione delle informazioni. Ma ci sono anche le cosiddette “sinapsi silenziose”: connessioni irregolari tra neuroni inattivi. Fino a poco tempo fa si pensava che solo il cervello dei bambini ospitasse sinapsi silenziose. Ma ora sembra che anche il cervello adulto abbia milioni di connessioni incomplete. E non c’è motivo di preoccuparsi per questo.

Morsetti silenziosi
Sono passati decenni da quando gli scienziati hanno incontrato per la prima volta le sinapsi silenziose. Lo trovano principalmente nel cervello di giovani topi e altri piccoli animali. Per questo motivo, si pensava che durante lo sviluppo iniziale, queste sinapsi aiutassero il cervello a raccogliere l’enorme quantità di informazioni di cui i bambini hanno bisogno per saperne di più sul loro ambiente. Si pensa che le sinapsi silenziose scompaiano nei topi intorno ai 12 giorni di età, l’equivalente dei primi mesi di vita umana. Tuttavia, alcuni neuroscienziati hanno suggerito che anche gli adulti hanno sinapsi silenziose. Ma le prove conclusive finora sono rimaste da scoprire.

dendriti
Nel nuovo studio, il gruppo di ricerca non ha esaminato specificamente le sinapsi silenziose. Invece, hanno seguito un’interessante scoperta di uno studio precedente. In quello studio, gli scienziati hanno dimostrato che all’interno di un singolo neurone, i dendriti (vedi riquadro) possono elaborare l’input sinaptico in modi diversi, a seconda della loro posizione. Come parte di quello studio, i ricercatori hanno tentato di misurare i neurotrasmettitori in diversi rami dendritici per vedere se ciò avrebbe aiutato a spiegare le differenze nel comportamento osservato.

Maggiori informazioni sulle biforcazioni
I neuroni nel cervello umano ricevono segnali elettrici da migliaia di altre cellule. Le lunghe estensioni delle cellule nervose – i dendriti – conducono impulsi elettrici alla cellula nervosa e consentono a queste cellule di comunicare tra loro. Pertanto, i dendriti svolgono un ruolo importante nell’assorbimento delle informazioni.

I ricercatori hanno fatto una scoperta sorprendente. “La prima cosa che abbiamo visto è stata molto strana e non ce l’aspettavamo affatto”, ha ricordato il ricercatore Mark Harnett. “Abbiamo visto gambe di filo interdentale ovunque.”

filopodia
I filopodi sono escrescenze sottili e appuntite di biforcazioni. I neuroscienziati li avevano già visti, ma non erano del tutto sicuri di quale fosse il loro scopo. Questo perché le gambe delle corde sono molto piccole. Ciò li rende difficili da visualizzare con le tecniche di imaging convenzionali, ma ora possono essere rilevati con un’altra tecnica avanzata (eMAP). Dopo la sorprendente osservazione, il team ha continuato a cercare le gambe a corda nel cervello dei topi adulti. Con loro sorpresa, hanno trovato filopodia nella corteccia visiva del topo, così come in altre parti del cervello. Inoltre, hanno scoperto che le zampe dei nematodi contengono recettori NMDA, ma non recettori AMPA.

morsetti attivi
Quest’ultima è particolarmente suggestiva. Una tipica sinapsi attiva ha bisogno di entrambi i tipi di recettori per legarsi al neurotrasmettitore glutammato (indispensabile nella nostra elaborazione delle informazioni). I recettori NMDA normalmente interagiscono con i recettori AMPA per trasmettere segnali. Pertanto, quando mancano i recettori AMPA, le sinapsi contenenti solo i recettori NMDA non possono far passare una corrente elettrica e sono quindi indicate come “silenti”.

Morsetti silenziosi
Questo significa che queste gambe filettate sono in realtà morsetti silenziosi? Per verificarlo, il team ha utilizzato una tecnologia avanzata che ha permesso loro di misurare l’attività elettrica prodotta da un singolo filopodio. Lo hanno stimolato simulando il rilascio del neurotrasmettitore glutammato da un neurone vicino. Utilizzando questa tecnica, i ricercatori hanno scoperto che il glutammato non genererà un segnale elettrico nel filopodio a meno che i recettori NMDA non vengano sbloccati sperimentalmente. E questo è interessante. Perché questo rafforza la teoria secondo cui le gambe delle corde sono morsetti silenziosi.

ricordi
I ricercatori hanno scoperto che nei topi adulti, circa il 30% di tutte le sinapsi nella corteccia cerebrale sono sinapsi silenziose. Ciò significa che il cervello adulto ha milioni di connessioni incomplete. Perché lo sono? Si ipotizza che i topi, e forse anche gli esseri umani, possano formare continuamente nuovi ricordi e apprendere nuove cose grazie a queste sinapsi silenziose, senza sovrascrivere quelle esistenti.

Nuova informazione
Ciò significa che le sinapsi silenziose sono in realtà costantemente alla ricerca di nuove connessioni. Quindi, quando vengono presentate nuove informazioni importanti, le connessioni tra i neuroni rilevanti vengono rafforzate. Ciò consente al cervello di creare nuovi ricordi senza sovrascrivere i ricordi importanti immagazzinati nelle sinapsi mature, che sono anche difficili da alterare. I ricercatori hanno scoperto che trasformare le sinapsi silenziose in sinapsi attive è molto più facile che cambiare le sinapsi mature. “Le sinapsi nel cervello adulto hanno una soglia molto più alta”, spiega Harnett. “Forse perché non vuoi che i ricordi già formati vengano costantemente sovrascritti. D’altra parte, la filopodia può essere usata per formare nuovi ricordi.”

primo indizio
Nel complesso, i ricercatori hanno mostrato che il cervello adulto ha sinapsi altamente plastiche che possono essere manipolate per formare nuovi ricordi. “Il nostro studio è, per quanto ne so, la prima vera prova di ciò”, afferma Harnett. Filopodia rende il sistema di memoria flessibile e robusto. Hai bisogno di flessibilità per ottenere nuove informazioni, ma hai anche bisogno di stabilità per conservare informazioni importanti.”

Il prossimo passo è dimostrare che anche il tessuto cerebrale umano ha tali sinapsi silenziose. Sperano anche di studiare se il numero o la funzione di queste sinapsi è influenzato da fattori come l’invecchiamento o le malattie neurodegenerative. “È del tutto possibile che quando la flessibilità cambia, le nuove informazioni diventino più difficili da assorbire”, ipotizza Harnett. La ricerca di follow-up dovrebbe chiarire ulteriormente questo punto.