Il nuovo connettoma del verme rivela i segreti dell'attività neurale!

Il nuovo connettoma del verme rivela i segreti dell'attività neurale!

Ci sono sempre nuove ed entusiasmanti scoperte nel mondo delle neuroscienze. Uno studio pubblicato di recente esamina il verme Caenorhabditis elegans per far luce sulle complesse relazioni tra la struttura del cervello e l'attività neuronale. Questi piccoli animali suscitarono l'interesse dei ricercatori già nel 1986, quando fu creata la prima mappa di tutte le connessioni sinaptiche. Ma come riporta The Transmitter, si scopre che ci sono ancora molte domande a cui rispondere.

La sfida di collegare l’anatomia alla funzione si rivela tutt’altro che facile. I modelli di attività neuronale basati sulle connessioni esistenti non sempre concordano con le osservazioni dell'attività cerebrale nei vermi vivi. Qualcosa di simile è stato trovato anche nei topi e nei moscerini della frutta, dove sono state osservate sinapsi “silenti” e risposte cellulari inaspettate. Nuove prestamp che esplorano i meccanismi alla base di questi fenomeni mostrano che la maggior parte delle caratteristiche della rete in C. elegans non sono conservate tra le mappe anatomiche e funzionali.

La nuova comprensione di C. elegans

Le versioni recenti sono davvero illuminanti. È stato sviluppato un modello di sistemi dinamici che simula l'attività neuronale nel connettoma di C. elegans. Questo modello tiene conto non solo delle connessioni tra i neuroni, ma anche della loro attività precedente. Questi risultati hanno dimostrato che molte delle reazioni osservate tra i neuroni possono essere spiegate su questa base. Come menzionato nella pubblicazione di Neuron, la ricerca si concentra sulla segnalazione neuropeptidergica, che è di grande importanza in tutti i sistemi nervosi.

Lo studio mira a progettare un connettoma completo integrando l'anatomia di una singola cellula, i dati sull'espressione genetica e le analisi biochimiche delle interazioni recettore-ligando. I risultati mostrano una rete con elevata densità di connessione e cascate di segnalazione estese che dovrebbe servire da prototipo per comprendere le reti neuromodulatorie.

Il ruolo delle connessioni neurali

Un altro aspetto interessante è la consapevolezza che una connessione fisica tra i neuroni non garantisce necessariamente una forte attività elettrica. Gli esperimenti di stimolazione optogenetica non sempre producono risultati prevedibili. I ricercatori hanno scoperto che, sebbene i neuroni con connessioni sinaptiche dirette spesso rispondano tra loro, molte interazioni avvengono anche senza tali connessioni anatomiche.

I risultati completi suggeriscono una relazione causale tra connettoma anatomico e funzionale e sollevano interrogativi sul ruolo della segnalazione extrasinaptica. Questi risultati potrebbero costituire la base per lavori futuri che coinvolgono altri organismi per comprendere meglio come funzionano le reti neurali.

In sintesi, i risultati della ricerca attuale rappresentano un passo nella giusta direzione e aiutano ad affrontare la discrepanza tra struttura e funzione nel cervello. Andrew Leifer dell'Università di Princeton, autore principale dei due preprint, sottolinea l'importanza di questi risultati e le promettenti possibilità che restano da esplorare in futuro.