Neuroni metronomici: un nuovo tipo di cellula nervosa?

Nuove indagini scientifiche hanno scoperto un tipo di neurone che fungerebbe da orologio o metronomo, mantenendo sincronizzato il cervello.

Queste cellule cerebrali, battezzate con il nome di neuroni metronomici, potrebbe svolgere un ruolo fondamentale nel coordinare l'attività neurale.

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Onde gamma: i direttori d'orchestra?

Il nostro cervello è come una grande sala da concerto. Per dirigere e gestire numerosi e complessi processi cognitivi è necessario che più gruppi di neuroni si attivino e, come i diversi membri di un'orchestra musicale, lavorano in armonia per produrre una sinfonia di processi che ci permettono di percepire e interagire con il nostro in giro.

Ma proprio come le orchestre, il cervello potrebbe aver bisogno di un direttore per mantenere tutte le sue parti attive e sincronizzate. In questo senso, ci sono diversi neuroscienziati che sostengono che ritmi gamma, onde le cellule cerebrali che fluttuano a una frequenza di circa 40 cicli al secondo, potrebbero suonare Questa funzione.

Si crede che queste oscillazioni delle onde gamma agirebbero come una sorta di orologio o metronomo che coordina il trasferimento di informazioni da un gruppo di neuroni all'altro, così sembra esserci Ampie prove suggeriscono che il ruolo delle onde gamma nell'elaborazione cognitiva è fondamentale.

Nel corso di decenni di ricerca sugli esseri umani e su altri animali, sono stati trovati modelli in molte aree del cervello che sono stati associati a una varietà di processi cognitivi, come l'attenzione o la memoria di lavoro. Alcuni studi hanno persino collegato i disturbi in queste oscillazioni gamma con varie malattie neurologiche, tra cui il morbo di Alzheimer e schizofrenia.

Tuttavia, non sembra esserci un consenso assoluto. Alcuni neuroscienziati ritengono che il ruolo delle onde gamma non sarebbe così decisivo, e lo assicurano questi ritmi potrebbero correlarsi con l'attività cerebrale, ma non fornire un contributo significativo alla Stesso.

Neuroni del metronomo: studi sui topi

Per indagare se le onde gamma abbiano davvero svolto un ruolo importante nel coordinare l'attività neurale, I neuroscienziati della Brown University Moore e Shin hanno iniziato il loro studio sui topi, scoprendo che un insieme di neuroni precedentemente sconosciuto avrebbe agito da metronomo.

Queste cellule scoperte di recente si attivavano ritmicamente a frequenze gamma (30-55 cicli al secondo), indipendentemente da ciò che accadeva nel ambiente esterno e la probabilità che un animale rilevi uno stimolo sensoriale era associata alla capacità di questi neuroni di gestire il tempo.

Moore e Shin hanno iniziato la loro ricerca come una ricerca generale dell'attività cerebrale correlata alla percezione del tatto. E per farlo, hanno impiantato degli elettrodi in un'area specifica della corteccia somatosensoriale del topo, responsabile dell'elaborazione degli input dai sensi. Successivamente, hanno misurato l'attività neurale osservando la capacità dei roditori di percepire un leggero colpetto sui loro baffi.

I ricercatori si sono concentrati sulle oscillazioni gamma e ha deciso di analizzare un gruppo specifico di cellule cerebrali, chiamate interneuroni in rapida accelerazione, perché studi precedenti avevano suggerito che potessero partecipare alla generazione di questi ritmi veloci. L'analisi ha rivelato che, come previsto, il grado di attivazione di queste cellule contro il le frequenze gamma hanno predetto quanto bene i topi sarebbero stati in grado di rilevare il contatto con il loro basettoni.

Ma quando i neuroscienziati hanno approfondito lo studio, hanno scoperto qualcosa di strano. Ed è che si aspettavano che le cellule che si sarebbero attivate in risposta a uno stimolo sensoriale mostrassero i legami più forti con la precisione percettiva. Tuttavia, dopo aver esaminato le cellule, questo legame si era indebolito. Così si sono resi conto che forse le cellule non sono sensoriali e agiscono come cronometristi, indipendentemente da ciò che sta accadendo nell'ambiente.

Ripetendo l'analisi solo con le cellule che non hanno risposto all'input sensoriale, il legame con l'accuratezza percettiva è diventato più forte. Oltre a non essere disturbato dall'ambiente esterno, questo specifico sottoinsieme di neuroni tendeva ad aumentare regolarmente negli intervalli gamma, come un metronomo. È più, più le cellule erano ritmiche, meglio gli animali sembravano rilevare il battito dei baffi. Quello che sembrava accadere, continuando con la metafora della sala da concerto di apertura, è che migliore è il direttore nel gestire il tempo, migliore sarà l'orchestra.

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gli orologi del cervello

A un certo punto tutti abbiamo sentito parlare dell'orologio interno o dell'orologio biologico. Ed è quello il nostro cervello risponde al passare del tempo attraverso sistemi fisiologici che ci permettono di vivere in armonia con i ritmi della natura, come i cicli del giorno e della notte, o quello delle stagioni.

Il cervello umano utilizza due "orologi". Il primo, il nostro orologio interno, che ci consente di rilevare il passare del tempo ed è essenziale per funzionare quotidianamente. Con questo orologio possiamo, ad esempio, misurare il tempo trascorso tra due attività, sapere quanto tempo abbiamo impiegato a svolgere un'attività come guidare o studiare, altrimenti questo tipo di faccende andrebbe avanti all'infinito senza che si abbia la minima idea del tempo trascorso. passato.

Il secondo orologio non solo poteva funzionare parallelamente al primo, ma poteva anche competere con esso. Questo sistema cerebrale sarebbe ospitato all'interno del primo orologio, e lavorerebbe in collaborazione con la corteccia cerebrale per integrare le informazioni temporali. Questo meccanismo verrebbe eseguito, ad esempio, nei momenti in cui il nostro corpo presta attenzione a come è trascorso il tempo.

La sensazione di essere consapevoli del tempo trascorso è tanto necessaria quanto mantenere un ricordo di ciò che abbiamo fatto durante il processo. Ed è qui che entra in gioco una struttura cerebrale come il cervello. ippocampo, responsabile di processi come l'inibizione, la memoria a lungo termine o lo spazio, oltre a svolgere un ruolo fondamentale nel ricordare il passare del tempo, secondo gli ultimi studi scientifici.

In futuro sarà essenziale continuare a sviluppare nuovi trattamenti e indagare sulla relazione tra queste strutture cerebrali e i nostri orologi interni con le malattie neurodegenerative. come l'Alzheimer e altri tipi di demenza, così come con disturbi mentali e malattie del cervello in cui sono coinvolti processi di degenerazione della nozione di tempo e spazio corporeo.

Riferimenti bibliografici:

• Brown University (2019). I neuroscienziati scoprono un tipo di neurone che funge da metronomo del cervello. ScienceDaily. Disponibile in: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190718112415.htm.