Home Notizie recenti Gli scienziati scoprono un fattore chiave nello sviluppo della neocorteccia

Gli scienziati scoprono un fattore chiave nello sviluppo della neocorteccia

69
0
Rapporti cellulari (2022). DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110869″ width=”800″ height=”530″>
Astratto grafico. Credito: Rapporti cellulari (2022). DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110869

Gli scienziati del Texas A&M University College of Medicine hanno fatto una scoperta rivoluzionaria sullo sviluppo del cervello. Questa nuova informazione contribuisce alla nostra comprensione di come si sviluppa la parte del cervello che rende gli esseri umani più intelligenti di altri mammiferi e offre spunti su ciò che causa le disabilità intellettive, compresi i disturbi dello spettro autistico.

Da anni gli esperti sanno che un sottile strato di cellule nella neocorteccia, la parte del cervello che controlla le funzioni di ordine superiore come la cognizione, la percezione e il linguaggio, è direttamente correlato all’intelligenza nei mammiferi. Quanto maggiore è la superficie della neocorteccia, tanto più sviluppata è la capacità mentale di quell’organismo. Ad esempio, lo spessore della neocorteccia umana è solo circa tre volte maggiore di quello dei topi. Tuttavia, la superficie della neocorteccia umana è 1.000 volte maggiore di quella dei topi. Le malformazioni in questa parte del cervello progrediscono verso deficit dello sviluppo che includono disturbi dello spettro autistico e disabilità intellettive.

Ciò che non è compreso è come l’espansione evolutiva di questa parte del cervello avvenga preferenzialmente a favore dell’espansione della superficie della neocorteccia a scapito dell’aumento del suo spessore. Il modo in cui le prime popolazioni di cellule staminali neurali, i mattoni del cervello, si distribuiscono è un fattore chiave in questo processo.

“Ci sono molte, quelle che chiameremo unità di elaborazione individuali che sono disposte orizzontalmente nella neocorteccia. Maggiore è la superficie che hai, più unità di elaborazione puoi ospitare”, ha affermato Vytas A. Bankaitis, Distinguished Professor presso il College of Medicine, EL Wehner-Welch Foundation Chair in Chemistry e coautore di questo studio, che è stato pubblicato in Rapporti cellulari. “La domanda è: perché l’area della superficie neocorticale è molto maggiore rispetto al suo spessore quando ci si arrampica sull’albero evolutivo dei mammiferi? Perché le cellule staminali neurali si diffondono in una direzione laterale mentre proliferano e non si accumulano l’una sull’altra? “

Vedi anche:  COVID-19 ha cambiato il modo in cui lavorano i team di assistenza primaria; capire l'impatto è importante

Questa domanda è fondamentale perché quando le cellule non si diffondono, ma si accumulano, crea una neocorteccia più spessa con una superficie più piccola, una caratteristica che è stata osservata nei casi di disabilità intellettiva e persino di autismo.

“Una delle cause genetiche più studiate della disabilità intellettiva è una mutazione in un gene originariamente chiamato LIS1”, ha affermato Zhigang Xie, assistente professore presso il College of Medicine e coautore dello studio. “Questa mutazione genetica causerà un cervello liscio, che è associato a disabilità intellettiva. E un’osservazione tipica è che la neocorteccia del paziente è più spessa del normale. Esistono anche studi molto recenti che identificano differenze comuni nel cervello dell’autismo che includono regioni anormalmente ispessite della neocorteccia in quegli individui”.

Gli scienziati sanno da tempo che quando le cellule staminali neurali si dividono, i loro nuclei si muovono su e giù all’interno del loro spazio anatomico in funzione del ciclo cellulare, un processo chiamato migrazione nucleare intercinetica. Lo fanno impiegando una rete citoscheletrica che agisce come binari del treno con motori che muovono i nuclei su o giù in modo strettamente regolato. Sebbene siano state proposte diverse idee, rimane un enigma il motivo per cui i nuclei si muovono in questo modo, come viene controllata questa rete di binari e quale ruolo gioca la migrazione nucleare intercinetica nello sviluppo della neocorteccia.

Nel loro studio, Xie e Bankaitis forniscono risposte a queste domande.

Quanto al perché, Bankaitis spiega che quando ci sono così tante cellule così vicine tra loro nella fase embrionale dello sviluppo neocorticale, il movimento dei loro nuclei su e giù provoca forze opposte verso l’alto e verso il basso che diffondono le cellule staminali neurali in divisione.

Vedi anche:  Si è scoperto che le minoranze dello stato di Washington muoiono in età più giovane a causa degli oppioidi rispetto ai bianchi

“Pensa a un tubetto di dentifricio”, ha detto Bankaitis. “Se dovessi prendere quel tubetto di dentifricio, metterlo tra le mani, spingere verso l’alto dal basso e spingere verso il basso dall’alto, cosa accadrebbe? Si appiattirebbe e si allargherebbe. È essenzialmente così che funziona. Hai una forza verso l’alto e una forza verso il basso causata dal movimento dei nuclei che diffonde queste cellule”.

Xie e Bankaitis dimostrano anche come le cellule lo fanno collegando insieme diversi percorsi distinti che cooperano per “dire” alle cellule staminali neurali neonatali dove andare.

“Penso che per la prima volta questo metta insieme molecole e percorsi di segnalazione che indicano come questo processo è controllato e perché sarebbe collegato o associato a carenze dello sviluppo neurologico”, ha affermato Bankaitis. “Abbiamo intrapreso un percorso biochimico, l’abbiamo collegato a un percorso biologico cellulare e l’abbiamo collegato a un percorso di segnalazione che parla al nucleo per promuovere il comportamento nucleare che genera una forza che sviluppa un cervello complicato. Ora è un circuito completo”.

I risultati di questo studio rivelano un fattore importante nelle cause alla base del rischio di autismo, disabilità intellettive e difetti alla nascita del tubo neurale. Le nuove conoscenze sui principi di base che regolano la forma della neocorteccia aiuteranno anche la progettazione di sistemi di coltura cerebrale in vitro che riflettano più accuratamente i processi di sviluppo di interesse e migliorino le prospettive di sviluppo di farmaci neurologici.

“Anche se potrebbero esserci molte ragioni per cui una neocorteccia si ispessisce invece di diffondersi, il nostro lavoro fornisce una nuova prospettiva sul motivo per cui i pazienti con autismo e disabilità intellettive spesso mostrano una corteccia più spessa”, ha detto Xie. “Il fatto che il prodotto del gene LIS1 sia un regolatore fondamentale della migrazione nucleare, inclusa la migrazione nucleare intercinetica che studiamo in questo lavoro, supporta le conclusioni che raggiungiamo in questo documento”.


Articolo precedenteAlleviare il disagio psicologico per i pazienti rurali più anziani
Articolo successivoPrimati e non primati differiscono nell’architettura dei loro neuroni