Nuove intuizioni sulla funzione di interneuroni GABAergici fast-spiking (a picco rapido) positivi alla parvalbumina
Le reti neuronali corticali sono composte da neuroni di due tipi: glutamatergici principali e GABAergici. Anche se i neuroni GABAergici rappresentano numericamente solo il 10-20 % della popolazione neuronale, contribuiscono a funzioni chiave nella rete. Tuttavia, al contrario della consistente quantità di informazioni disponibili sulle proprietà di trasduzione del segnale subcellulare dei neuroni piramidali, si sapeva poco sulle proprietà degli interneuroni GABAergici. Inserire NANOPHYS. Mediante metodi d’avanguardia di patch-clamp (blocco di area) subcellulare in sezioni cerebrali, tecniche di diagnostica per immagini e approcci computazionali, il progetto NANOPHYS, finanziato dall’UE, ha formulato un quadro completo delle proprietà sia cellulari che subcellulari della cellula a canestro GABAergica fast-spiking positiva alla parvalbumina (PV+). “Incorporando modelli realistici di cellule a canestro in modelli di rete del giro dentato, siamo ora in grado di testare il contributo di questo importante tipo di interneurone GABAergico a funzioni complesse del giro dentato, come la separazione e la conversione dal circuito ai codici di posizione” afferma lo sperimentatore principale di NANOPHYS, Peter Jonas. “I nostri esiti potrebbero gettare le basi per lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche per il trattamento di malattie del sistema nervoso, prendendo a bersaglio interneuroni in punti subcellulari definiti.” Una conclusione che è un importante passo avanti Anche se costituiscono un tipo di cellula minoritaria, gli interneuroni GABAergici sono essenziali per la normale funzione cerebrale, perché regolano l’attività di neuroni principali e generano un’attività ritmica nel cervello. Se viene colpita la funzione degli interneuroni, è possibile che ne risultino compromesse funzioni del cervello con la conseguenza, ad esempio, di crisi. Attraverso il vasto lavoro svolto dal progetto NANOPHYS, gli interneuroni PV+ sono entrati a far parte dei tipi di neuroni meglio caratterizzati dell’intero cervello. “10 o 20 anni fa, si sapeva molto di più dei neuroni glutamatergici principali che degli interneuroni GABAergici,” ricorda Jonas. “Adesso la situazione si è quasi ribaltata e occorrerà recuperare il terreno nella ricerca sui neuroni principali.” La ricerca ha dimostrato che gli interneuroni PV+ possano convertire un segnale in ingresso eccitatorio in un segnale in uscita inibitorio anche in meno di un millisecondo. Comunque, prima di NANOPHYS, non era chiaro come tali proprietà di trasduzione del segnale si realizzassero a livello molecolare e cellulare, oppure come conducessero a funzioni di rete complesse. La più importante conclusione del progetto riguarda il fatto che gli interneuroni PV+ operano come dispositivi rapidi di trasduzione del segnale e che varie specializzazioni molecolari e subcellulari generano questa proprietà in combinazione. “Lo specifico coinvolgimento di interneuroni PV+ in rapide oscillazioni di rete dimostra come tali neuroni si servano delle loro proprietà di rapida trasduzione del segnale nella rete intatta in vivo,” spiega Jonas. Tali risultato modificano radicalmente il nostro modo di pensare alla funzione degli interneuroni GABAergici. Benefici a lungo termine A parere di Jonas, gli esiti del progetto potrebbero presentare implicazioni di ampia portata per la scienza clinica e la medicina. “Sempre più prove suggeriscono che gli interneuroni PV+ non soltanto svolgono un ruolo importante nell’attività fisiologica della rete ippocampale, ma sembrano anche implicati in varie malattie cerebrali, come la schizofrenia, l’autismo e le malattie neurodegenerative,” dichiara. “Pertanto, i risultati conseguiti in NANOPHYS potrebbero, sul lungo periodo, contribuire allo sviluppo di nuove strategie terapeutiche per questi disturbi del cervello.”
Parole chiave
NANOPHYS, disturbi cerebrali, interneuroni GABAergici, interneuroni PV+
