Ricerche

Scienziati della Northwestern University hanno esaminato l'attività di una parte poco studiata del cervello, associata alla memoria, e hanno trovato per la prima volta un'area dove i neuroni diventano più attivi in età avanzata.

I risultati possono indicare un nuovo bersaglio per terapie future contro la perdita di memoria nell'invecchiamento e nell'Alzheimer.

Gli scienziati sanno da tempo che l'ippocampo ha un ruolo fondamentale nella formazione e conservazione dei ricordi. Studi precedenti avevano studiato ampiamente un particolare gruppo di cellule all'interno dell'ippocampo chiamate CA1, ma era stata posta relativamente poca attenzione a una zona dell'ippocampo chiamata CA3.

Il nuovo studio, pubblicato ieri sul Journal of Neuroscience, ha trovato modelli sorprendenti di attività nelle registrazioni di cellule piramidali CA3 di ratti anziani, con un livello di dettaglio mai visto prima.

Fino ad ora, gli scienziati avevano ipotizzato che le cellule in CA3 agissero in modo simile a quelle in CA1. Ma quando l'autore senior John Disterhoft PhD, Professore ricercatore di Fisiologia, e i suoi colleghi, hanno confrontato l'attività delle cellule CA3 in fettine di ippocampo di ratti giovani e ratti anziani, hanno scoperto che i neuroni erano iperattivi negli animali anziani; in CA3, le cellule diventano più eccitabili e 'sparano' più spesso in età avanzata.

"Siamo stati in realtà abbastanza sorpresi del modello di cambiamenti che abbiamo visto nelle registrazioni", ha detto Disterhoft. "Prima di questo studio, c'era qualche evidenza che le CA3 erano più eccitabili durante l'invecchiamento e il deterioramento cognitivo negli esseri umani, ma non avevamo capito il meccanismo. Questi risultati ci stanno indicando terapie più efficaci".

La maggiore eccitabilità vista in CA3 è esattamente l'opposto dell'attività ridotta vista in precedenza nella vicina CA1, che è da lungo tempo associata ai disturbi della memoria e al declino cognitivo.

Successivamente, gli scienziati hanno alterato il comportamento dei canali ionici dei neuroni CA3, per spiegare l'esatto meccanismo che sta dietro tale aumento di attività. Essi hanno scoperto che un sottoinsieme di canali del potassio dipendenti dal voltaggio, chiamati «canali di potassio Kv4.2 e Kv4.3 tipo-A», sono associati specificamente all'aumento di attività in CA3 vista nel cervello dei più anziani. Quando sono stati bloccati i canali di potassio, l'attività delle cellule è diventata simile a quella di un cervello giovane.

La posizione dei canali del potassio Kv4.2 e Kv4.3 aumentati è stata vista con una tecnica di luce microscopica molto sensibile nel laboratorio del co-autore Daniel Nicholson, professore assistente della Rush University.

"Quello che ora possiamo fare molto bene è identificare le proprietà cellulari di cose anormali che cambiano con l'invecchiamento e scoprire come renderle simili a quelle giovani", ha detto il co-autore Matthew Oh PhD, professore assistente di ricerca in Fisiologia.

Disterhoft ha detto che i risultati dello studio sono importanti perché dimostrano che non tutte le parti del cervello reagiscono allo stesso modo all'invecchiamento. Possono anche indicare che i trattamenti futuri per il declino cognitivo visto nell'invecchiamento e nelle malattie neurodegenerative come l'Alzheimer, dovranno tenere conto di molti effetti diversi, tra cui l'iperattività correlata all'età che il suo team ha scoperto nei neuroni CA3.

"Questi risultati sottolineano la complessità dei meccanismi coinvolti nell'invecchiamento del cervello, e indicano il motivo per cui devono essere esplorati molti fronti nella ricerca di trattamenti efficaci per l'Alzheimer e le demenze correlate", ha detto Molly Wagster, dirigente della divisione neuroscienze del National Institute on Aging dei National Institutes of Health, un co-finanziatore della ricerca.

Prima di questa scoperta, altri scienziati che lavorano per 'curare' la perdita di memoria si erano concentrati principalmente sulle possibilità di incrementare l'attività nei neuroni, ha detto Disterhoft. "Se gli sforzi per scoprire farmaci si basassero esclusivamente sui risultati dei neuroni CA1, come lo erano prima della nostra scoperta attuale, aumentare l'attività dei neuroni CA1 può essere utile per ripristinare la funzione di CA1 nei soggetti anziani, ma allo stesso tempo può rivelarsi ancora più dannosa per i neuroni CA3 che sono già iperattivi".

Queste nuove scoperte sono la prima evidenza che la riduzione dell'attività in alcune aree ippocampali, aumentandola in altri settori, può essere una strategia vincente per combattere il declino cognitivo.

"Se la ricerca medica vuole migliorare la salute cognitiva e trovare cure per le malattie neurodegenerative dell'invecchiamento, è essenziale identificare ciò che è normale e anormale nei vari neuroni del cervello durante il processo di invecchiamento. Questo studio è un passo importante in questo percorso", ha detto Disterhoft.

La ricerca futura esaminerà un'altra regione del cervello poco compresa che invia input all'ippocampo, chiamata corteccia entorinale, ed esaminerà come i neuroni si comportano in modo diverso tra il cervello giovane e quello anziano.