Comprendere l’attività del “background” corticale

L’attività elettrica del cervello ha legami complessi con la segnalazione biochimica attraverso le molecole dei neurotrasmettitori e dei neuromodulatori. I neurotrasmettitori eccitatori possono provocare un flusso ionico che depolarizza i neuroni (stato UP) e dare successivamente l’avvio a un potenziale di azione, mentre i neurotrasmettitori inibitori provocano l’iperpolarizzazione (stato DOWN).

La corteccia cerebrale produce una lentissima oscillazione (meno di una al secondo o 1 Hz) tra gli stati UP e DOWN indipendentemente dall’input esterno, in vitro e in vivo, e gli input esterni, ad esempio le informazioni sensoriali, agiscono sul background di questa attività endogena. Gli scienziati hanno lanciato il progetto INTRICA (Development and neuromodulation of intrinsic cortical activity), finanziato dall’UE, per studiare questa attività durante lo sviluppo, valutarne la modulazione e analizzarla in un modello animale di autismo.

I componenti del team hanno confrontato gli stati corticali UP spontanei in vitro durante varie fasi di sviluppo e in due diverse aree: la corteccia somatosensoriale e la corteccia motoria. L’attività variava con l’età e la regione e si estendeva oltre il primo periodo evolutivo fino all’inizio dell’età adulta, con due periodi di carica pronunciata, che indicano un’estesa riorganizzazione dei circuiti, e periodi di costanza. Le transizioni tra le fasi evolutive erano in parte mediate da cambiamenti dei circuiti inibitori mediati a loro volta dai recettori dei neurotrasmettitori inibitori primari (acido gamma-aminobutirrico,GABA-A e GABA-B).

Approfondimenti della modulazione dello stato UP in animali geneticamente modificati hanno mostrato che in questo stato l’attività è modulata dai recettori della nicotina sia ad alta sia a bassa affinità (acetilcolinergici) e che l’inibizione GABA-B svolge un ruolo negli effetti dei recettori dell’acetilcolina nicotinici ad alta affinità. Attualmente, il team sta studiando i possibili cambiamenti dell’attività endogena nell’autismo, dopo aver rilevato una differenza nell’attività dei cervelli adulti che hanno subito convulsioni in giovane età.

Il progetto INTRICA ha adottato un modello in vitro per lo sviluppo e la maturazione della rete corticale normale e apre la strada alla scoperta di indicatori dei disordini che si manifestano con danneggiamenti dell’equilibrio tra eccitazione e inibizione. I risultati, inoltre, rivelano un ruolo modulatore diretto dei recettori dell’acetilcolina nicotinici ad alta affinità che agiscono attraverso i recettori GABA-B. Le oscillazioni endogene del background svolgono probabilmente un ruolo critico nell’elaborazione delle informazioni. INTRICA ha aggiunto elementi importanti che contribuiscono a chiarire come e quando ciò si verifica.