Scoperta una differenza cruciale nelle cellule del cervello umano

NEUROSCIENZA – Una nuova ricerca condotta dagli scienziati del MIT ha scoperto che le cellule cerebrali umane trasportano segnali elettrici in un modo che aumenta significativamente la potenza dei singoli neuroni.

Confrontando la velocità dei segnali che viaggiano attraverso i rami di neuroni umani con cellule simili prelevate da ratti, i ricercatori hanno trovato una differenza nella potenza del segnale che suggerisce un’elaborazione più profonda.

Gli scienziati hanno colto l’occasione per recuperare un campione formato da unghia di neuroni eccitatori nel profondo del cervello di volontari sottoposti a chirurgia per l’epilessia. Il tessuto è stato rimosso da una sezione del lobo temporale anteriore che poteva far fronte alla perdita di pochi neuroni, quindi non ha influenzato i pazienti in alcun modo. Ma ha fornito ai ricercatori il giusto tipo di tessuto per osservare come i nervi umani riescono a trasportare messaggi elettrochimici su lunghe distanze.

Non è un segreto che, nonostante siano così intelligenti, i ratti hanno un cervello piuttosto piccolo con una crosta esterna relativamente sottile. Ma quel sottile strato esterno è anche organizzato in un modo simile al nostro, il che solleva la questione di come i nostri neuroni si occupano dell’invio di segnali su distanze più lunghe.

Il tipico neurone descritto in un libro di testo assomiglia ad un albero privato delle sue foglie. I rami chiamati dendriti raccolgono segnali da altre cellule e li trasmettono attraverso un corpo cellulare a un tronco lungo e sottile chiamato assone.

Queste trasmissioni sono sotto forma di particelle cariche che entrano e lasciano la membrana del neurone attraverso i canali ionici, producendo onde di tensione lungo la lunghezza della cellula. Tuttavia, queste branche sono più che conduttori per i segnali: modificano attivamente il messaggio e svolgono un ruolo chiave nell’elaborazione delle informazioni che portano.

In qualche modo, possiamo pensare ai dendriti come transistor, mediando segnali amplificandone alcuni e bloccandone altri. Ora sembra che possano anche giocare un ruolo ancora più complicato nel modo in cui il nostro sistema nervoso elabora le informazioni, almeno negli umani.

“Non è solo che gli esseri umani sono intelligenti perché hanno più neuroni e una corteccia più grande”, dice lo scienziato capo dello studio, Mark Harnett. “Dal basso verso l’alto, i neuroni si comportano diversamente”.

Prendendo il loro campione di neuroni dal profondo del cervello dei loro volontari, i ricercatori li hanno immersi in un mezzo simile al fluido spinale per mantenerli in vita per il giorno successivo, misurando il modo in cui i segnali viaggiavano lungo la loro lunghezza.

Studi simili sono già stati condotti su neuroni di ratto. Ma ottenere lo stesso tipo di cellule dal cervello umano vivente non è stato così facile.

“Queste sono le misurazioni più accuratamente dettagliate fino ad oggi delle proprietà fisiologiche dei neuroni umani”, ha detto Nelson Spruston a Anne Trafton del MIT News Bureau. “Questi tipi di esperimenti sono molto impegnativi dal punto di vista tecnico, anche nei topi e nei ratti, quindi dal punto di vista tecnico, è abbastanza sorprendente che abbiano fatto questo negli esseri umani.”

Questa ricerca è stata pubblicata su Cell.