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Primati e non primati differiscono nell’architettura dei loro neuroni

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eVita (2022). DOI: 10.7554/eLife.76101″ width=”617″ height=”297″>
Assone rappresentativo che trasporta neuroni dendriti (AcD). (A1, A2) Dalla corteccia visiva di ratto (biocitina, immunofluorescenza); (B1, B2) corteccia visiva del gatto (immunofluorescenza); (C1, C2) corteccia visiva del furetto (biocitina); (D1, D2) corteccia premotoria del macaco (biocitina, immunofluorescenza), l’inserto mostra l’origine dell’assone a un ingrandimento maggiore; (E1, E2) corteccia uditiva umana (metodo di Golgi; D2 è un montaggio di due foto). Gli AcD apicali (asterisco in C2) erano rari, meno di 10 sono stati rilevati tra i neuroni valutati nel ratto adulto, nel furetto e nel macaco e nessuno nel nostro materiale umano. In tutti i casi, l’assone si è immediatamente piegato verso la sostanza bianca. Le origini degli assoni sono contrassegnate da grandi frecce, piccole frecce indicano il corso degli assoni marcati con biocitina. Barre di scala 25 µm. Credito: eVita (2022). DOI: 10.7554/eLife.76101

I ricercatori del gruppo di ricerca Developmental Neurobiology della Ruhr-Universität Bochum attorno alla professoressa Petra Wahle, in collaborazione con i partner di Mannheim e Jülich, in Germania, e Linz, in Austria, e La Laguna, in Spagna, hanno dimostrato che primati e non primati differiscono in un aspetto importante della loro architettura: l’origine dell’assone, che è il processo responsabile della trasmissione dei segnali elettrici chiamati potenziali d’azione. I risultati sono stati pubblicati il ​​20 aprile 2022 sulla rivista eVita.

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Gli assoni possono emergere dai dendriti

Fino ad ora, si considerava da manuale la conoscenza che l’assone, con poche eccezioni, provenisse sempre dal corpo cellulare di un neurone. Tuttavia, può anche provenire da dendriti, che servono a raccogliere e integrare i segnali sinaptici in entrata. Questi sono chiamati dendriti portatori di assoni.

“Un aspetto unico del progetto è che il team ha lavorato con tessuti e preparati per diapositive archiviati, che includevano materiale che è stato utilizzato per anni per insegnare agli studenti”, spiega Petra Wahle. Inoltre, è stata studiata una serie di specie, tra cui roditori (topo, ratto), ungulati (maiale), carnivori (gatto, furetto) e macachi e umani primati dell’ordine zoologico. L’uso di cinque metodi di colorazione e la valutazione di oltre 34.000 neuroni hanno portato il gruppo a concludere che esiste una differenza di specie tra non primati e primati. I neuroni piramidali eccitatori, in particolare degli strati esterni II e III della corteccia cerebrale dei primati, hanno chiaramente meno dendriti portatori di assoni rispetto ai neuroni piramidali dei non primati.

Inoltre, sono state trovate differenze quantitative nella proporzione di cellule dendriti portatrici di assoni all’interno della specie gatto e umano per interneuroni inibitori. Non sono state osservate differenze quantitative confrontando le aree corticali dei macachi con le funzioni sensoriali primarie e quelle cerebrali superiori. La microscopia ad alta risoluzione era di particolare importanza, come descrive Petra Wahle: “Ciò ha permesso di rilevare le origini assonali accuratamente tracciate a livello micrometrico, cosa che a volte non è così facile con la microscopia ottica convenzionale”.

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Vantaggio evolutivo ancora enigmatico

Poco si sa sulla funzione dei dendriti portatori di assoni. Di solito, un neurone integra input eccitatori che arrivano ai dendriti con input inibitori, un processo chiamato integrazione somatodendritica. Il neurone decide quindi se gli input sono sufficientemente forti e importanti da essere trasmessi tramite potenziali d’azione ad altri neuroni e aree cerebrali. I dendriti portatori di assoni sono considerati privilegiati perché gli input depolarizzanti a questi dendriti sono in grado di evocare potenziali d’azione direttamente senza il coinvolgimento dell’integrazione somatica e dell’inibizione somatica. Il motivo per cui questa differenza di specie si è evoluta e il potenziale vantaggio che potrebbe avere per l’elaborazione delle informazioni neocorticali nei primati è ancora sconosciuto.


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