Il recettore che blocca la plasticità dei circuiti cerebrali / The receptor blocking the plasticity of the brain circuits.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Microfotigrafia di alcuni neuroni della corteccia visiva di topo. L'inibizione di PirB ha permesso la creazione lungo le ramificazioni dendritiche di numerose nuove "spine", le strutture specializzate che, grazie alla plasticità dei neuroni, compaiono o scompaiono con l'apprendimento.

Microfotigraphy of some neurons of the visual mouse bark. The inhibition of PirB has allowed the creation of long dendritic ramifications of numerous new "spines", specialized structures that, due to the plasticity of neurons, appear or disappear with learning.

Anche i circuiti cerebrali stabilizzati dell'adulto possono riacquistare la forte plasticità dei circuiti molto giovani, a patto che venga bloccato un particolare recettore espresso dei neuroni che li compongono. A scoprirlo è un gruppo di ricercatori della Stanford University e dell'Università della California a Berkeley, che firmano un articolo pubblicato su “Science Translational Medicine”.

I circuiti cerebrali dell'adulto sono solo apparentemente immutabili: in realtà sono solo "congelati" dall'azione di un recettore dei loro neuroni che ne reprime la capacità di modificarsi. Una ricerca condotta su topi affetti da ambliopia ha mostrato che inattivando quel recettore gli animali recuperano la funzionalità visiva grazie alla creazione di nuovi circuiti. Perché la scoperta possa avere ricadute cliniche è però necessario superare diversi problemi.

La scoperta è avvenuta mentre David Bochner e colleghi studiavano le capacità visive di topi adulti affetti da ambliopia. L'ambliopia – nota anche come “occhio pigro” - è la condizione in cui il cervello fatica a coordinare gli input visivi provenienti dai due occhi e finisce per ignorare quelli provenienti da uno dei due. 

Come negli altri circuiti cerebrali, il coordinamento di quei segnali non è controllato geneticamente in modo rigido: su di esso influisce in modo determinante un processo di apprendimento. E' proprio questo apprendimento che permette ai circuiti di plasmarsi e garantire la sincronizzazione e l'integrazione dei segnali. 

Nel caso della vista, la sincronizzazione degli occhi in genere viene appresa nei primissimi mesi di vita. Con l'età, questa plasticità si riduce progressivamente fino a toccare il minimo negli adulti. L'ipotesi prevalente è che questo blocco della plasticità sia dovuto un meccanismo che tende a conservare l'assetto dei circuiti che si sono dimostrati adeguati alla situazione, ma che in alcuni casi non funziona a dovere, come quando si sviluppa un'ambliopia. 

Bochner e colleghi hanno individuato un recettore espresso dai neuroni della corteccia, dell'ippocampo e di alcune cellule del sistema immunitario, chiamato PirB (paired immunoglobulin-like receptor B), che ha un ruolo centrale nell'arresto della plasticità neuronale. 

In una serie di esperimenti sui topi, hanno bloccato la funzione di PirB sia con tecniche di ingegneria genetica, sia con interventi biochimici, scoprendo che le sinapsi dei neuroni diventavano più “malleabili”. I circuiti cerebrali risultano così meno stabili e in grado di essere modificati dagli stimoli e di creare nuovi circuiti. I topi trattati dai ricercatori sono infatti stati in grado di ottenere un netto recupero della funzione visiva.

In prospettiva, lo sviluppo di terapie per bloccare PirB potrebbe aiutare i pazienti a recuperare più velocemente lesioni cerebrali da ictus o traumi, o migliorare l'apprendimento e la memoria nei disturbi dello sviluppo. 

Tuttavia, avvertono i ricercatori, raggiungere questo obiettivo richiede ancora molta ricerca. Nel cervello degli esseri umani, infatti esistono ben cinque molecole corrispondenti alla PirB murina, delle quali bisogna ancora conoscere le esatte funzioni. Inoltre, si ignorano ancora i possibili effetti negativi legati a un blocco di quel recettore: la repressione di PirB potrebbe infatti portare anche un indesiderabile indebolimento di importanti connessioni neurali.

ENGLISH

Also adult brain stabilized brain cells can regain the strong plasticity of very young circuits, as long as a particular espresso receptor of the neurons that make up them is blocked. To find out is a group of researchers from Stanford University and the University of California at Berkeley, who sign an article published in Science Translational Medicine.

Adult cerebral circuits are only apparently immutable: in fact they are only "frozen" by the action of a receptor of their neurons that represses their ability to modify. A research on mice with amblyopia showed that by inactivating that receptor, animals recover visual functionality through the creation of new circuits. Because the discovery may have clinical implications, however, it is necessary to overcome several problems.

The discovery took place while David Bochner and colleagues studied the visual abilities of adult mice with amblyopia. The amblyopia - also known as a "lazy eye" - is the condition in which the brain struggles to coordinate visual inputs from both eyes and ends up ignoring those coming from one of the two.

Like in other brain circuits, the coordination of those signals is not genetically controlled rigidly: it influences a learning process decisively. It's just this learning that allows plotting circuits and ensuring synchronization and signal integration.

In the case of vision, eye synchronization is usually learned in the first few months of life. With age, this plasticity gradually decreases to the minimum in adults. The prevailing hypothesis is that this blockage of plasticity is due to a mechanism that tends to maintain the alignment of the circuits that have proved to be appropriate to the situation, but which in some cases does not work as it should, as when an ambipia develops.

Bochner and colleagues identified a receptor expressed by the neurons of the cortex, hippocampus and some immune system cells, called PirB (paired immunoglobulin-like receptor B), which plays a central role in arrest

Of neuronal plasticity.

In a series of mice experiments, they blocked PirB's function both by genetic engineering techniques and by biochemical interventions, discovering that neuron synapses became more "malleable". Brain circuits are thus less stable and can be modified by stimuli and create new circuits. The mice treated by the researchers have in fact been able to achieve a net recovery of visual function.

In perspective, the development of PirB-blocking therapies could help patients recover faster brain injury from stroke or trauma, or improve learning and memory in developmental disorders.

However, the researchers warn, achieving this goal still requires a lot of research. In the brain of humans, in fact there are five molecules corresponding to PirB murina, which still need the exact functions. In addition, the possible negative effects of a block on that receptor are still ignored: PirB repression could in fact also lead to undesirable weakening of important neural connections.

Da:

http://www.lescienze.it/news/2014/10/16/news/repressore_plasticit_circuiti_cerebrali_occhio-2330344/