I principi fondamentali che determinano le connessioni fra i neuroni alla scala delle sinapsi sono stati individuati da un gruppo di lavoro del Politecnico di Losanna, che firma un articolo sui “Proceedings of the National Academy of Sciences”. La scoperta costuituisce un importante passo nella risoluzione di una delle grandi sfide delle neuroscienze, quella di individuare il cosiddetto “connettoma”, la mappa delle connessioni sinaptiche tra i neuroni.
"Questo è un importante passo avanti, perché altrimenti ci vorrebbero decenni, se non secoli, per mappare la posizione di ogni sinapsi nel cervello; inoltre rende molto più semplice creare modelli accurati", ha detto Henry Markram, che ha diretto lo studio nel quadro del Blue Brain Project del Politecnico di Losanna.
Una delle questioni in sospeso riguardo alla genesi delle reti neurali è se i neuroni crescano in modo indipendente, per poi definire le connessioni in base ai neuroni con cui sono entrati in contatto casualmente, oppure se lo sviluppo delle ramificazioni assonali e dendritiche di ogni neurone sia diretto da segnali che ne identificano l’obiettivo.
Nel tentativo di chiarire il mistero, i ricercatori hanno effettuato una ricostruzione virtuale di un microcircuito corticale basato su principi di sviluppo casuale, usando una ampia base di dati relativa alle proprietà geometriche ed elettriche dei neuroni che raccoglie quasi 20 anni di sperimentazione su sezioni di tessuto cerebrale vivente. Sfruttando il supercomputer Blue Gene/P del centro universitario, hanno ricostruito un modello 3D di ciascuno dei 10.000 neuroni virtuali, collocati in posizioni casuali in funzione della densità e del rapporto fra tipi morfologici presenti nel tessuto reale corrispondente. Infine hanno confrontato il modello finale con un circuito cerebrale
di mammifero equivalente.
Hanno così verificato che le posizioni delle sinapsi del modello corrispondevano a quelle presenti nei circuiti reali con una precisione dal 75 al 95 per cento. Il confronto fra modello e campioni ha peraltro permesso di evidenziare alcune eccezioni a questa regola generale, nelle quali alcuni neuroni utilizzano specifici segnali chimici per modificare la connettività statistica.
Dagli esperimenti condotti, i ricercatori hanno poi stabilito che nei cervelli di una stessa specie le posizioni delle sinapsi mostrano molte più somiglianze che differenze e che la loro distribuzione non viene alterata anche variando densità, posizione e orientamento dei neuroni. Questo tipo di posizionamento, che contribuisce alla capacità del cervello di sopportare danni - osservano i ricercatori – si mantiene solo finché la morfologia di ogni neurone è leggermente differente da quella degli altri. "E’ la diversità nella morfologia dei neuroni che rende i circuiti cerebrali di una particolare specie praticamente identici e molto robusti", ha osservato Sean Hill, primo firmatario dell’articolo.
http://www.lescienze.it/news/2012/09/18/news/connessioni_neuroni_cerebrali_sviluppo-1259277/
