Ecco il wi-fi dei neuroni. Ricostruita la prima mappa della comunicazione wireless tra cellule nervose

La scoperta

Ecco il wi-fi dei neuroni. Ricostruita la prima mappa della comunicazione wireless tra cellule nervose

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Immagine: 0304984r, CC BY-SA 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0>, via Wikimedia Commons
di redazione
Accanto al sistema di comunicazione tradizionale, “cablato”, basato sulle sinapsi, esiste una rete “wi-fi” fatta di neuroni che comunicano a distanza, “senza fili”. Per la prima volta questo network wireless è stato mappato in un verme. Potrebbe esistere anche in altre specie, uomo compreso

I neuroni comunicano in modalità wireless: un neurone lancia un messaggio, o meglio un segnale chimico, che viene colto da un altro neurone distante dal primo. Questo passaggio di informazioni non avviene necessariamente attraverso le sinapsi, i punti di contatto tra due cellule nervose che propagano gli impulsi. Il sistema nervoso sembra infatti dotato di wi-fi: i neuroni interagiscono tra loro senza fili. Tutto ciò non è una novità. L’esistenza di una connessione chimica tra le cellule nervose, diversa da quella fisica, era già nota, ma nessuno aveva finora ricostruito lo scambio di messaggi a distanza all’interno del sistema nervoso di un organismo vivente. Lo hanno fatto adesso gli autori di due studi, uno pubblicato su Nature e l’altro su Neuron, mappando per la prima volta l’intera rete di comunicazione wireless in un piccolo organismo modello, il verme Caenorhabditis elegans. 

I ricercatori che hanno pubblicato i risultati del loro lavoro su Neuron hanno scoperto che i neuropeptidi, le molecole sintetizzate e rilasciate da neuroni, considerati finora semplici aiutanti nella comunicazione tra cellule nervose, hanno invece un ruolo autonomo e nella veste di messaggeri chimici sono i protagonisti di un diverso modo di comunicare.

I neuropeptidi infatti, differentemente da quanto si credeva, non fluttuano in maniera casuale tra i neuroni ma agiscono inviando messaggi all’interno di una rete strutturata. 

Gli scienziati hanno cominciato analizzando quali neuroni del sistema nervoso di C. elegans esprimessero i geni di alcuni neuropeptidi e quali esprimessero i recettori per quei neuropeptidi specifici.

Una volta individuate le due categorie di neuroni, ossia in sostanza i mittenti e destinatari dei messaggi, gli scienziati hanno potuto selezionare le possibili coppie di cellule nervose in comunicazione wireless tra loro.  

Ne è venuta fuori una mappa di connessioni senza fili diversa dalla rete neurale “cablata” composta da neuroni fisicamente collegati tra loro.  

Nel secondo studio pubblicato su Nature, condotto in maniera indipendente da neuroscienziati della Princeton University, è stato ricostruito il modo in cui i segnali viaggiano nel sistema nervoso di C.elegans misurando l’attività dei neuroni. Dall’analisi è emerso il ruolo rilevante della rete wireless nella comunicazione neurale. 

C.elegans, con soli 302 neuroni, è l’organismo ideale per ricostruire la modalità di interazione delle cellule nervose. I ricercatori, ricorrendo all’optogenitica, la tecnica che utilizza la luce per indurre le cellule nervose a inviare segnali elettrici, hanno infatti potuto attivare i singoli neuroni uno a uno e seguire in seguito il percorso dei diversi messaggi scambiati. 

Anche in questo caso la mappa delle connessioni è risultata diversa da quella che ci si sarebbe aspettati se si fosse attivato solo lo schema di comunicazione tradizionale di C. elegans caratterizzato dal contatto fisico tra i neuroni. I ricercatori hanno avuto il sospetto che ad avviare la comunicazione wireless fossero stati i neuropeptidi. La conferma è arrivata da un esperimento condotto su un esemplare di C.elegans geneticamente modificato privo di una proteina cruciale per il rilascio dei neuropeptidi: molte delle cellule nervose del verme attivate con l’optogenetica sono rimaste “mute” a riprova del ruolo chiave dei neuropeptidi. 

Visto che queste molecole messaggere esistono in tutte le specie, è possibile che il doppio sistema d comunicazione, wirless e cablato, sia presente anche in altri organismi compreso l’essere umano.