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

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

Potresti aver sentito parlare di sinapsi ad un certo punto. Una sinapsi collega fondamentalmente le cellule nervose e consente il trasferimento di informazioni. Ma ci sono anche “sinapsi silenziose”, cioè connessioni incompiute tra neuroni inattivi. Fino a poco tempo fa si pensava che solo i cervelli dei bambini ospitassero sinapsi silenziose. Ma ora sembra che anche il cervello adulto abbia milioni di connessioni incompiute. E non c’è nulla di allarmante in questo.

Sinapsi silenziose
Sono passati decenni da quando gli scienziati hanno incontrato per la prima volta le sinapsi silenziose. Li hanno trovati principalmente nel cervello di giovani topi e altri cuccioli di animali. Per questo motivo, si pensava che durante lo sviluppo iniziale, queste sinapsi aiutassero il cervello a raccogliere enormi quantità di informazioni di cui i bambini avevano bisogno per conoscere l’ambiente circostante. Si pensava che le sinapsi silenziose scomparissero nei topi intorno ai 12 giorni di età, che equivalgono ai primi mesi di vita umana. Tuttavia, alcuni neuroscienziati hanno suggerito che anche gli adulti hanno sinapsi silenziose. Ma finora non sono state scoperte prove conclusive.

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

Scopri di più sui dendriti
I neuroni nel cervello umano ricevono segnali elettrici da migliaia di altre cellule. Lunghe estensioni di cellule nervose – dendriti – conducono impulsi elettrici dalla cellula nervosa e consentono a queste cellule di comunicare tra loro. Pertanto, i dendriti svolgono un ruolo cruciale nell’assorbimento delle informazioni.

I ricercatori fanno una scoperta sorprendente. “La prima cosa che abbiamo visto è stata molto strana e non ce l’aspettavamo affatto”, ricorda il ricercatore Mark Harnett. “Abbiamo visto filopodia ovunque.”

Filopodi
I filopodi sono escrescenze sottili e appuntite di dendriti. I neuroscienziati li hanno già visti, ma non erano del tutto sicuri a cosa servissero. Questo perché i filopodi sono davvero minuscoli. Ciò li rende difficili da visualizzare con le tradizionali tecniche di imaging, ma ora potrebbero essere esposti con un’altra tecnica avanzata (eMAP). Dopo la sorprendente osservazione, il team ha continuato a cercare i filopodi 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 i filopodi ospitano i recettori NMDA, ma non i recettori AMPA.

Sinapsi attive
Quest’ultima è particolarmente suggestiva. Una tipica sinapsi attiva ha bisogno di entrambi i tipi di recettori per legarsi al neurotrasmettitore glutammato (essenziale per la nostra elaborazione delle informazioni). I recettori NMDA normalmente interagiscono con i recettori AMPA per trasmettere segnali. Pertanto, quando i recettori AMPA sono assenti, le sinapsi che hanno solo i recettori NMDA non possono passare la corrente elettrica e sono quindi dette “silenziose”.

Sinapsi silenziose
Questo potrebbe significare che questi filopodi sono in realtà sinapsi silenziose? Per studiarlo, il team ha utilizzato una tecnica avanzata che ha permesso loro di misurare l’attività elettrica generata da un singolo filopodio. Lo hanno stimolato imitando il rilascio del neurotrasmettitore glutammato da un neurone vicino. Utilizzando questa tecnica, i ricercatori hanno scoperto che il glutammato non genererebbe un segnale elettrico nei filopodi a meno che i recettori NMDA non fossero sbloccati sperimentalmente. Ed è interessante. Perché supporta la teoria che i filopodi sono sinapsi silenziose.

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. A cosa servono? Presumibilmente i topi – e forse anche gli esseri umani – possono formare continuamente nuovi ricordi e imparare cose nuove attraverso queste sinapsi silenziose, senza sovrascrivere le sinapsi esistenti.

Nuova informazione
Ciò significa che le sinapsi silenziose sono costantemente alla ricerca di nuove connessioni. Successivamente, quando vengono presentate nuove importanti informazioni, le connessioni tra i neuroni coinvolti si rafforzano. Ciò consente al cervello di creare nuovi ricordi senza sovrascrivere i ricordi importanti immagazzinati nelle sinapsi mature, che sono anche più difficili da modificare. I ricercatori hanno scoperto che è molto più facile convertire sinapsi silenziose in sinapsi attive piuttosto che cambiare sinapsi mature. “Le sinapsi cerebrali adulte hanno una soglia molto più alta”, afferma Harnett. “Probabilmente perché non vuoi che i ricordi già formati vengano costantemente sovrascritti. La Filopodia, invece, può essere utilizzata per formare nuovi ricordi.

Prima prova
Nel complesso, i ricercatori mostrano che il cervello adulto contiene sinapsi altamente plastiche che possono essere indirizzate per formare nuovi ricordi. “Il nostro studio è, per quanto ne so, la prima vera prova di ciò”, afferma Harnett. “I filopodi rendono il sistema di memoria sia flessibile che robusto. Hai bisogno di flessibilità per acquisire 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, diventa più difficile assorbire nuove informazioni”, ipotizza Harnett. Ulteriori ricerche dovranno chiarire ulteriormente questo punto.