Fino a poco tempo fa si pensava che le sinapsi silenziose fossero presenti solo nelle prime fasi dello sviluppo cerebrale, quando aiutavano il cervello ad assimilare nuove informazioni.
Tuttavia, lo studio più recente del MIT ha rilevato che circa il 30% di tutte le sinapsi nella corteccia cerebrale dei topi adulti sono silenziose. Gli scienziati hanno anche scoperto che queste sinapsi silenziose rimangono inattive fino a quando non vengono reclutate per aiutare a formare nuovi ricordi.
Queste sinapsi silenziose possono fornire informazioni su come il cervello adulto possa creare continuamente nuovi ricordi e acquisire nuove informazioni senza dover cambiare le sue vecchie sinapsi convenzionali.
Dimitra Vardalaki, una studentessa laureata del MIT e autrice principale del nuovo studio, ha dichiarato: “Queste sinapsi silenziose sono alla ricerca di nuove connessioni e 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 più difficili da modificare“.
In questo studio, gli scienziati non si sono proposti espressamente di cercare sinapsi silenziose. Invece, stavano indagando su un affascinante risultato di un precedente esperimento nel laboratorio di Harnett (Mark Harnett, professore associato di cervello e scienze cognitive). In quello studio, gli autori hanno mostrato come i dendriti, che assomigliano ad antenne e spuntano dai neuroni, possono elaborare l’input sinaptico in modo diverso a seconda di dove si trovano all’interno di un singolo neurone.
Per determinare se questo potrebbe aiutare a spiegare le variazioni nel loro comportamento, gli scienziati hanno tentato di quantificare i recettori dei neurotrasmettitori in vari rami dendritici come parte di quello studio. Hanno raggiunto questo obiettivo utilizzando un metodo noto come IMAP (analisi ingrandita del proteoma che preserva l’epitopo). Questo metodo consente l’espansione fisica dei campioni di tessuto, seguita dall’etichettatura di proteine specifiche per fornire immagini ad altissima risoluzione.
Harnett ha spiegato: “Mentre stavamo facendo l’imaging, abbiamo fatto una scoperta sorprendente. La prima cosa che abbiamo visto, che è stata super bizzarra e che non ci aspettavamo, è stata la filopodia ovunque“.
I filopodi sono sottili sporgenze di membrana che si estendono dai dendriti. Gli scienziati li hanno visti prima, ma quello che fanno rimane poco chiaro perché sono così piccoli che sono difficili da vedere usando le tradizionali tecniche di imaging.
In seguito a questa scoperta, il team del MIT ha utilizzato la tecnologia IMAP per cercare i filopodi in altre regioni del cervello degli adulti. Con loro grande stupore, hanno scoperto la filopodia ad un livello 10 volte superiore a quello precedentemente osservato nella corteccia visiva del topo e in altre regioni del cervello. Inoltre, hanno scoperto che i filopodi non avevano i recettori AMPA ma avevano i recettori NMDA, che sono recettori dei neurotrasmettitori.
Gli scienziati hanno osservato: “Questo supporta fortemente la teoria secondo cui i filopodi rappresentano sinapsi silenziose all’interno del cervello“.
Il fatto interessante è che convertire queste sinapsi silenziose in sinapsi attive è stato molto più facile che alterare le sinapsi mature.
“Questo documento è, per quanto ne so, la prima vera prova di come funziona nel cervello di un mammifero. Filopodia consente a un sistema di memoria di essere sia flessibile che robusto. Serve flessibilità per acquisire nuove informazioni ma anche stabilità per conservare le informazioni importanti” hanno concluso gli scienziati.
La ricerca di queste sinapsi silenziose nel tessuto cerebrale umano è attualmente in corso. Inoltre, vogliono studiare come l’invecchiamento e le malattie neurodegenerative, così come altre variabili, possono influenzare il numero o la funzionalità di queste sinapsi.
fonte – Studio Nature
