Sinapsi elettriche: la materia oscura del cervello

(Sinapsi elettriche-Immagine Credit Public Domain).

Fanno parte del cervello di quasi tutte le specie animali, ma di solito rimangono invisibili anche al microscopio elettronico. “Le sinapsi elettriche sono come la materia oscura del cervello”, afferma Alexander Borst, Direttore dell’MPI for Biological Intelligence, in Foundation.

Ora un team del suo dipartimento ha esaminato più da vicino questa componente cerebrale raramente esplorata: nel cervello del moscerino della frutta  Drosophila, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che le sinapsi elettriche si verificano in quasi tutte le aree cerebrali e possono influenzare la funzione e la stabilità delle cellule nervose.

Le sinapsi elettriche collegano i neuroni in quasi tutti i cervelli; tuttavia, si sa poco su di esse. Uno studio ora mostra per la prima volta dove queste sinapsi specifiche si verificano nel cervello del moscerino della frutta e che influenzano la funzione e la stabilità delle cellule nervose. Credito immagine: MPI per intelligenza biologica, se / Julia Kuhl

I neuroni comunicano attraverso le sinapsi, piccoli punti di contatto in cui i messaggeri chimici trasmettono uno stimolo da una cellula all’altra. Possiamo ricordarlo dalla lezione di biologia. Tuttavia, questa non è tutta la storia. Oltre alle sinapsi chimiche comunemente conosciute, esiste un secondo tipo poco conosciuto di sinapsi: la sinapsi elettrica.

“Le sinapsi elettriche sono molto più rare e difficili da rilevare con i metodi attuali. Ecco perché finora sono state studiate a malapena”, spiega Georg Ammer, che è stato a lungo affascinato da queste connessioni cellulari nascoste. “Nella maggior parte dei cervelli degli animali, quindi, non sappiamo nemmeno cose di base, come dove si verificano esattamente le sinapsi elettriche o come influenzano l’attività cerebrale”. 

Una sinapsi elettrica collega direttamente due neuroni, consentendo alla corrente elettrica che i neuroni usano per comunicare, di fluire da una cellula all’altra senza deviazioni. Fatta eccezione per gli echinodermi, questo particolare tipo di sinapsi si trova nel cervello di ogni specie animale studiata finora. “Le sinapsi elettriche devono quindi avere funzioni importanti: proprio non sappiamo quali!” dice Georg Ammer.

Distribuzione delle sinapsi elettriche nel cervello

Per rintracciare queste funzioni, Ammer e i suoi due colleghi, Renée Vieira e Sandra Fendl, hanno etichettato un importante componente proteico delle sinapsi elettriche. Nel cervello dei moscerini della frutta, sono stati così in grado di dimostrare che le sinapsi elettriche non si verificano in tutte le cellule nervose, ma in quasi tutte le aree del cervello.

Spegnendo selettivamente le sinapsi elettriche nell’area dell’elaborazione visiva, i ricercatori potrebbero dimostrare che la reazione dei neuroni colpiti a determinati stimoli è molto più debole. Inoltre, senza sinapsi elettriche, alcuni tipi di cellule nervose sono diventati instabili e hanno iniziato ad oscillare spontaneamente.

“I risultati suggeriscono che le sinapsi elettriche sono importanti per diverse funzioni cerebrali e possono svolgere ruoli funzionali molto diversi, a seconda del tipo di neurone”, riassume Ammer. “Queste sinapsi dovrebbero quindi essere integrate anche negli studi sul connettoma”.

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Il connettoma è una mappa di tutti i neuroni e delle loro connessioni in un cervello o in un’area cerebrale. Spesso, queste informazioni vengono ricostruite dalle immagini del microscopio elettronico, dove le sinapsi elettriche sono in gran parte invisibili. Il modo in cui possono essere integrate nelle indagini sul connettoma e quali altri segreti detengono le sinapsi elettriche è oggetto di ulteriori studi.

Fonte: MPG