C'è un gruppo di neuroni che può aiutarci a restare
svegli quando lo vogliamo.
Il circuito cerebrale identificato può essere utile
per intervenire in caso di insonnia, eccesso di
sonno ed altri disturbi che possono essere collegati
con problemi neuropsichiatrici come la depressione.
Dopaminergic neurons genetically engineered to
express fluorescing genes. The fluorescence is used
to measure activity of the neurons, which have been
implicated in the sleep/wake cycle.
Credit: Courtesy of the Gradinaru laboratory
Al California Institute of Technology (Caltech)
Viviana Gradinaru ed i sui colleghi hanno deciso di
studiare l'area cerebrale chiamata nucleo dorsale
del rafe dove c'è un gruppo di neuroni dall'attività
dopaminergica chiamati neuroni DRNDA.
La Gradinaru spiega che l'attività di questi neuroni
DRNDA è direttamente collegata con il sonno: le
persone con danni a questa area avevano problemi di
eccessiva sonnolenza diurna, ma i meccanismi di
questa interazione non sono chiari.
Il gruppo di lavoro ha studiato i neuroni sui topi,
che rappresentano un modello per il cervello umano.
Per prima cosa i ricercatori hanno studiato
l'attività dei neuroni DRNDA mentre gli animali
erano sottoposti a energici stimoli come l'arrivo di
un potenziale partner sessuale, una improvvisa
sensazione di pericolo o del cibo.
Durante questi eventi i neuroni DRNDA sono risultati
particolarmente attivi, cosa che ha portato i
ricercatori a teorizzare che i neuroni mandino
segnali di stimolo e di eccitazione che possono
modulare gli stati di sonno e veglia.
In seguito è stata misurata l'attività dei neuroni
DRNDA trovando che sono meno attivi nello stato di
sonno e più attivi in quello di veglia.
Secondo Ryan Cho, primo autore di questo lavoro, era
quindi necessario comprendere se questo rapporto è
di concomitanza casuale o di causa-effetto, se cioè
l'attività dei neuroni porta cambiamenti negli stati
di sonno e veglia.
Utilizzando topi geneticamente modificati gli
studiosi hanno verificato che, effettivamente,
l'attività dei neuroni DRNDA governa la veglia ed il
sonno.
Una volta stimolati i neuroni durante il tempo
normalmente dedicato al sonno, i ricercatori hanno
visto che i topi si svegliavano e rimanevano svegli.
Al contrario, quando l'attività dei neuroni veniva
silenziata gli animali restavano sonnacchiosi e
tendevano ad addormentarsi anche in presenza di
forti stimoli e motivazioni come l'odore di un
potenziale partner o la pura di un predatore.
La seconda verifica ha
riguardato il ruolo di questi neuroni nei risvegli
dovuti a stimoli esterni.
L'attività dei neuroni è stata perciò azzerata
utilizzando una tecnica chiamata optogenetica per
progettare le cellule DRNDA in modo da rispondere a
stimoli luminosi.
Quindi è stato prodotto un forte suono mentre gli
animali dormivano.
Mentre i topi di
controllo si risvegliavano spesso quelli con i
neuroni DRNDA bloccati tendevano ad ignorare lo
stimolo e continuavano a dormire.
I neuroni DRNDA sono
presenti anche negli esseri umani e le prossime
verifiche saranno perciò indirizzate in questa
direzione.
Per saperne di più
Dorsal Raphe Dopamine Neurons Modulate Arousal and
Promote Wakefulness by Salient Stimuli.
Other co-authors are postdoctoral scholars Jennifer Treweek (BS '04), Alon Greenbaum, and J. Elliott
Robinson; former senior research scientist Cheng
Xiao; and Caltech lecturer Lindsay Bremner.
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Caltech
California Institute of Technology
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Marco Dal Negro |