Il cervello in azione si colora come un cielo stellato

Il cervello in azione assomiglia ad un cielo stellato, dove ogni stella indica una sinapsi del cervello e l’intensità luminosa il livello di attività di questa sinapsi. A renderla visibile nuovo misuratore dell’attività cerebrale in vivo, creato da un gruppo di ricercatori dell’Università Vita-Salute San Raffaele, guidati da Antonio Malgaroli, professore ordinario di Fisiologia e Neuroscienze presso la Facoltà di Psicologia dell’Ateneo.

La ricerca  pubblicata da Nature Communications rivela per la prima volta, per ora soltanto in un modello murino, l’attività di un circuito sinaptico: “È come se finalmente si potesse fotografare all’interno del cervello di un essere vivente l’attività dei circuiti sinaptici, e questo con una risoluzione altissima” spiega il professor Malgaroli. “Il risultato della nostra “mappa” assomiglia ad un cielo stellato, dove ogni stella indica una sinapsi del cervello e l’intensità luminosa il livello di attività di questa sinapsi.”

La comunicazione tra cellule neuronali avviene a livello della sinapsi, un punto di contatto microscopico tra il neurone pre-sinaptico e quello post-sinaptico. Quando il neurone pre-sinaptico riceve un segnale elettrico, libera un pacchetto di neurotrasmettitori che inviano un “messaggio” al neurone post-sinaptico. Questi pacchetti di neurotrasmettitori sono contenuti nelle vescicole sinaptiche, piccoli organelli di forma sferica, la cui fusione con la membrana della sinapsi libera il neurotrasmettitore. In questo modo il segnale elettrico può propagarsi tra neuroni, facendo viaggiare lo stimolo all’interno del circuito.

L’idea vincente alla base del nostro studio è stata quella di colorare l’interno delle vescicole sinaptiche nell’attimo in cui esse liberano il neurotrasmettitore. In questo modo i circuiti che comunicano diventano visibili, con una intensità di colorazione che riflette il livello di attività del circuito sinaptico” spiega il Professor Malgaroli.

Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori hanno disegnato a tavolino una molecola denominata SynaptoZip, ingegnerizzando una proteina che normalmente si trova integrata nella membrana delle vescicole sinaptiche. Al momento del segnale elettrico e della liberazione del neurotrasmettitore, se un tracciante fluorescente (creato dai ricercatori) è presente all’esterno della sinapsi, viene catturato in modo estremamente efficace da SynaptoZip, “illuminando” quella sinapsi attiva. “Nonostante questa potentissima metodica non sia ancora applicabile all’uomo, a nostro avviso le sue applicazioni future sono molto rilevanti e porteranno ad un grosso progresso nel campo delle neuroscienze”.

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