Ricerche

Le cellule cerebrali che si moltiplicano per aiutare gli uccelli a cantare le loro migliori melodie durante la stagione degli amori, muoiono naturalmente più avanti nell'anno.

Dei ricercatori hanno descritto per la prima volta la serie di eventi che stimolano la crescita di nuovi neuroni ogni primavera, e tutto sembra iniziare con un segnale dato dalle cellule che erano spirate l'autunno precedente, che aveva innescato l'avvio della produzione di cellule staminali nel cervello.

Se gli scienziati riusciranno a capire ulteriormente il processo, e come funzionano quei segnali, si potrebbe arrivare al modo di sfruttare questi segnali e ad incoraggiare la sostituzione delle cellule nel cervello umano che ha perso i neuroni naturalmente a causa dell'invecchiamento, per grave depressione o per Alzheimer.

Questo è quanto afferma Tracy Larson, studente di dottorato in biologia dell'Università di Washington, l'autore di un articolo pubblicato il 23 settembre sul Journal of Neuroscience sulla nascita di neuroni a seguito della morte naturale di altre cellule cerebrali.

I neuroscienziati sanno da tempo che nuovi neuroni vengono generati nel cervello adulto di molti animali, ma la nascita di nuovi neuroni - la neurogenesi - sembra essere limitata nei mammiferi e nell'uomo, soprattutto quando si generano nuovi neuroni dopo un colpo alla testa, un ictus o qualche altra perdita fisica di cellule cerebrali, ha detto Larson. Tale processo, chiamato neurogenesi "rigenerativa", è stato studiato nei mammiferi a partire dagli anni '90.

Questo è il primo studio pubblicato ad esaminare la capacità del cervello di sostituire le cellule che sono state perse naturalmente, secondo Larson. "Molte malattie neurodegenerative non sono indotte da lesioni", scrivono i co-autori, "quindi è fondamentale determinare se, e in che modo, avviene la neurogenesi reattiva in condizioni neurodegenerative non indotte da lesioni".

I ricercatori hanno lavorato con passeri corona-bianca di Gambel, una specie di medie dimensioni, lunga 18 centimetri che nasce in Alaska e sverna in California e in Messico. I branchi, a volte formati da più di 100 esemplari, possono essere così abbondanti in alcune parti della California da essere considerati parassiti. Quelli usati in questo lavoro provengono dalla parte orientale dello stato di Washington.

Come la maggior parte degli uccelli canori, i passeri corona-bianca di Gambel durante la stagione riproduttiva sperimentano una crescita nella zona del cervello che controlla il canto, quando una melodia più forte aiuta ad attrarre i compagni e a definire il  territorio. Alla fine della stagione, probabilmente perché avere cellule extra costa in termini di energia e di steroidi di cui hanno bisogno, le cellule iniziano a morire naturalmente e il canto degli uccelli degrada.

E' particolarmente facile lavorare con i passeri corona-bianca di Gambel perché il loro ciclo riproduttivo è strettamente legato alla quantità di luce solare che ricevono. Dai loro 20 ore di luce in laboratorio, insieme con il giusto incremento di steroidi, e sono pronti per riprodursi. Taglia la luce a 8/12 ore e diminuisci gli steroidi, e il comportamento riproduttivo finisce.

"Come diminuiscono i livelli ormonali, le cellule nella parte del cervello che controlla il canto non hanno più il segnale di «rimanere in vita»", ha detto Larson. "Queste cellule subiscono la morte cellulare programmata - o suicidio cellulare come alcuni lo chiamano. Quando tali cellule muoiono, è probabile che rilascino un qualche tipo di segnale che in qualche modo viene trasmesso alle cellule staminali che risiedono nel cervello. Qualunque sia il segnale, esso attiva la divisione cellulare e la sostituzione della cellula persa che ha inviato il segnale iniziale".

La prossima primavera, tutto ciò che serve è che salgano gli steroidi perchè nuove cellule inizino a proliferare nel centro del canto del cervello. "Questo documento non descrive l'esatta natura dei segnali che stimolano la proliferazione", ha detto Larson. "Stiamo solo descrivendo il fenomeno di questa connessione tra le cellule che muoiono e la proliferazione di cellule staminali. Trovare il segnale è il passo successivo".

"Tracy ha davvero definito il processo, entrando dentro e bloccando la morte cellulare, alla fine della stagione riproduttiva", ha detto Eliot Brenowitz, professore di psicologia e della biologia della UW, e co-autore dello studio. "Ci sono sostanze chimiche che è possibile utilizzare per disattivare il percorso di suicidio cellulare. Quando l'abbiamo fatto, si sono divise molte meno cellule staminali; non c'è più stato quel grande incremento nella nascita di nuovi neuroni. Questo è importante perché dimostra che c'è qualcosa nelle cellule morenti che fa partire il processo di sostituzione".

"Non c'è motivo di pensare che quello che accade in un cervello di uccello non debba anche avvenire nel cervello dei mammiferi, in quello umano", ha detto Brenowitz. "Per quanto ne sappiamo, le molecole sono le stesse, i percorsi sono uguali, gli ormoni sono uguali. Questo è il fine ultimo di tutto questo: identificare i meccanismi molecolari che saranno utili nella riparazione del cervello umano".

Nei mammiferi, l'area del cervello che controlla il senso dell'olfatto, e quella che si pensa abbia un ruolo nella memoria, può produrre piccolissime quantità di nuove cellule cerebrali, ma non si capisce come o perché. Il numero di nuove cellule è così basso che cercare di identificare e quantificare se le cellule che muoiono sono sostituite, e se avviene, e i passi che sono coinvolti, è molto più difficile rispetto a quando si usa un uccello canoro come il passero corona-bianca di Gambel, hanno detto la Larson e Brenowitz.

Gli altri co-autori della ricerca sono Nivretta Thatra, che ha iniziato a lavorare con la Larson mentre era ancora alle superiori, ha continuato mentre acquisiva la laurea alla UW ed ora è all'Allen Institute for Brain Science; e Brian Lee, che ha lavorato nel laboratorio di Brenowitz mentre si laureava alla Johns Hopkins University. Il lavoro è stato supportato dal National Institutes of Health e dal Dipartimento di Biologia della UW.

Fonte: Sandra Hines in University of Washington (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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