Come nascono i nuovi neuroni nel cervello adulto / How new neurons emerge in the adult brain

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

Un'immagine al microscopio elettronico che mostra le connessioni cerebrali del circuito di regolazione della popolazione di staminali del giro dentato (Song Lab, UNC School of Medicine) An image of the electron microscope showing the brain connections of the toothed stem population control circuit

Nella regione del giro dentato, all'interno dell'ippocampo, la nascita di nuovi neuroni continua per tutta la vita: a regolare l'attivazione della popolazione di cellule staminali all'origine del processo di neurogenesi è un circuito che parte dal setto mediale, nel lobo frontale, e termina nell'ippocampo. La scoperta apre nuove prospettive per lo studio e il trattamento di alcuni disturbi neuropsichiatrici.

Contrariamente a quanto si riteneva fino a qualche tempo fa, la genesi di nuovi neuroni a partire da cellule staminali non si ferma con la fine dell'infanzia, ma continua per tutta l'età adulta, ed è fondamentale per l'apprendimento e la memoria oltre che per la regolazione dell'umore. Uno studio pubblicato su "Cell Stem Cell" da un gruppo di ricercatori dell'Università della North Carolina a Chapel Hill guidati da Juan Song ha ora scoperto che la neurogenesi è controllata da un solo circuito cerebrale.

Il risultato potrebbe avere importanti ricadute  per la comprensione e per il trattamento di patologie neurocerebrali che hanno origine da una neurogenesi aberrante, come l'epilessia, la schizofrenia, la depressione e la malattia di Alzheimer.

Le cellule staminali neurali si comportano esattamente come le staminali di tutti gli altri tessuti ed organi: danno origine, se necessario, a nuove cellule, che sostituiscono quelle morte o che stanno per morire. Le ricerche però hanno dimostrato che i neuroni del cervello degli adulti, nella stragrande maggioranza dei casi, sono collegati in modo da formare  circuiti complessi che non vengono mai sostituiti.

L'eccezione principale è nel giro dentato, una porzione dell'ippocampo dell'ippocampo, dove la nascita di nuovi neuroni prosegue per tutta la vita, e supporta funzioni cruciali che sovraintendono alla memoria e all'apprendimento. Ma come fa il cervello a controllare la neurogenesi all'interno del giro dentato?

Il gruppo di Song cerca di scoprirlo da tempo. In un precedente studio pubblicato su "Nature Neuroscience" nel 2013, il gruppo ha annunciato la scoperta di speciali neuroni dell'ippocampo - detti  neuroni 

ippocampali PV - che forniscono ai nuovi neuroni del giro dentato i segnali necessari per una corretta neurogenesi.

Nel nuovo studio, Song e colleghi hanno scoperto che la segnalazione degli interneuroni PV ippocampali è regolata da un circuito gabaergico - cioè che usa come neurotrasmettitore l'acido gamma-amminobutirrico (GABA) - e che parte dal setto mediale, una popolazione di neuroni che si trovano nel lobo frontale.

"Questo circuito gabaergico nel setto mediale funziona grazie agli interneuroni PV globali per istruire le cellule staminali ad attivarsi o a rimanere quiescenti", ha spiegato Song. "Questo circuito GABA è unico, perché gli interneuroni PV locali sono eccitati dal GABA, un neurotrasmettitore che normalmente inibisce l'attività neuronale".

Quando le cellule staminali si attivano, inizia un processo di divisione cellulare che produce nuovi neuroni che si connettono ai circuiti cerebrali esistenti: in un ippocampo normale, nell'arco di una vita, la neurogenesi rimane di basso livello, poiché la popolazione di cellule staminali viene mantenuta indefinitamente in uno stato quiescente.

La ricerca ha mostrato che nei topi il circuito che va dal setto mediale all'ippocampo agisce in modo da mantenere le cellule staminali del giro dentato in questo stato di bassa attività: in pratica, inibisce l'attivazione delle cellule staminali del giro dentato contribuendo a mantenerle in buona salute.

A riprova della correttezza di questo modello, gli autori hanno dimostrato che se si interferisce con il circuito appena scoperto, l'azione inibitoria salta, permettendo alle cellule staminali del giro dentato di diventare iperattive. Il risultato è un'iperproduzione di nuovi neuroni, che appaiono però meno funzionali di quelli normali.

ENGLISH

In the denture region, within the hippocampus, the emergence of new neurons continues throughout life: regulating the activation of the stem cell population at the origin of the neurogenic process is a circuit that starts from the medial septum, in the frontal lobe, and ends in the hippocampus. The discovery opens new perspectives for the study and treatment of some neuropsychiatric disorders.

Contrary to what was considered until recently, the emergence of new neurons from stem cells does not stop with the end of childhood, but continues throughout adulthood, and is crucial for learning and memory as well as for mood regulation. A study published on Cell Stem Cell by a group of researchers at the University of North Carolina at Chapel Hill led by Juan Song has now found that neurogenism is controlled by a single brain circuit.

The result could have important implications for understanding and treating neurochemical pathologies that originate from aberrant neurogenesis such as epilepsy, schizophrenia, depression and Alzheimer's disease.

Neural stem cells behave exactly like stem cells of all other tissues and organs: they give rise, if necessary, to new cells that replace those dying or dying. Research, however, has shown that adult brain neurons, in the vast majority of cases, are connected to form complex circuits that are never replaced.

The main exception is in the toothpick, a portion of the hippocampus hippocampus, where the birth of new neurons continues throughout life, and supports crucial functions that overwhelm memory and learning. But how does the brain control neurogenesis within the toothed lap?

Song group tries to find out for a long time. In a previous study published in Nature Neuroscience in 2013, the group announced the discovery of hippocampal neurons - called PV hippocampal neurons - that provide the new neurons of the toothed gland with the signals needed for proper neurogenesis.

In the new study, Song and colleagues discovered that the signaling of hippocampal PV interneurons is governed by a gabaergic circuit - that is, that uses gamma-amybinuclear acid (GABA) as a neurotransmitter - and that part of the medial septum, a population of neurons that are located in the frontal lobe.

"This gabaergic circuit in the medial septum works thanks to the global PV interneurons to instruct stem cells to activate or remain quiescent," explained Song. "This GABA circuit is unique because local PV interneurons are excited by GABA, a neurotransmitter that normally inhibits neuronal activity."

When stem cells are activated, a cell division process begins which produces new neurons that connect to existing brain circuits: in a normal hippocampus, throughout a lifetime, neurogenesis remains low because the stem cell population is kept indefinitely in a quiescent state.

Research has shown that in the mice the circuit from the medial septum to the hippocampus acts to keep stem cells stuck in this low activity state: in practice, it inhibits stem cell activation by contributing to keep them in good health.

As proof of the correctness of this model, the authors have shown that if it interferes with the newly discovered circuit, the inhibitory action jumps, allowing stem cell stem cells to become hyperactive. The result is a hyper-production of new neurons, which appear, however, less functional than normal ones.

Da:

http://www.lescienze.it/news/2017/11/06/news/centrale_controllo_neurogenesi_cervello_adulto-3742366/?ref=nl-Le-Scienze_10-11-2017