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Qual è il grigio nella nostra materia grigia?

Joe Dispenza / 23 agosto 2017

What's the Gray in our Gray Matter?

Quando perdiamo la nostra curiosità e rimaniamo intrappolati negli stessi schemi di pensiero e di sentimento, sia che si parli del cervello, del corpo o anche della realtà, tendiamo a pensare ciò che sappiamo is cosa è. Ma quando gli esseri umani fanno nuove scoperte e si rendono conto che non sappiamo tutto, il nostro costrutto di comprensione ci fa pensare in modo diverso e, di conseguenza, cambiamo il nostro modello scientifico. Questo è il caso del nuovo ricerca proveniente dal Salk Institute e dall'Università della California a San Diego.

Sappiamo da tempo che le cellule cerebrali che immagazzinano ed elaborano le informazioni sono chiamate neuroni. Dal punto di vista di un microscopio, può essere difficile capire la differenza tra loro. Ma ora, per la prima volta in assoluto, gli scienziati sono stati in grado di profilare le modificazioni chimiche delle molecole di DNA in individuale neuroni, fornendo loro informazioni dettagliate su ciò che rende una cellula cerebrale diversa dal suo vicino.

Utilizzando metodologie molecolari e marcatori chimici, gli scienziati sono stati in grado di identificare gruppi di neuroni con funzioni diverse e da lì sono stati in grado di ordinare i neuroni in sottotipi. Fino ad ora, gli scienziati non sono stati in grado di determinare quanti tipi di neuroni esistono, ma questa nuova scoperta potrebbe fornire nuove intuizioni radicali sullo sviluppo e la disfunzione del cervello. Usando il metiloma di ogni cellula, il modello di marcatori chimici costituito da gruppi metilici che studiano il suo DNA, il team di Salk è stato in grado di ordinare i neuroni in sottotipi.

"Pensiamo che sia piuttosto sorprendente il fatto di poter suddividere un cervello in singole cellule, sequenziare i loro metilomi e identificare molti nuovi tipi di cellule insieme ai loro elementi di regolazione genica, gli interruttori genetici che rendono questi neuroni distinti l'uno dall'altro", afferma il co- autore senior Joseph Ecker, professore e direttore del laboratorio di analisi genomica di Salk e ricercatore dell'Howard Hughes Medical Institute.

L'RNA è un acido nucleico presente in tutte le cellule viventi e il suo compito è agire come un messaggero per trasportare le istruzioni dal DNA per controllare la sintesi delle proteine, i mattoni della vita. In precedenza, i ricercatori hanno utilizzato molecole di RNA all'interno delle singole cellule cerebrali per identificare ciò che le distingue. Ciò spesso si è rivelato inconcludente, tuttavia, perché i livelli di RNA possono cambiare rapidamente se esposti a nuove condizioni o anche durante il giorno. Invece, il team di Salk si è rivolto ai metilomi delle cellule generalmente stabili, che di solito rimangono stabili per tutta l'età adulta.

"La nostra ricerca mostra che possiamo definire chiaramente i tipi neuronali in base ai loro metilomi", afferma Margarita Behrens, scienziata senior di Salk e co-autrice senior del nuovo articolo. "Questo apre la possibilità di capire cosa fa sì che due neuroni, che si trovano nella stessa regione del cervello e altrimenti sembrano simili, si comportino in modo diverso".

Concentrandosi sulla corteccia frontale, l'area del cervello responsabile della concentrazione focalizzata, del pensiero complesso, della personalità, dei comportamenti sociali e del processo decisionale, tra le altre cose, il team ha iniziato il proprio lavoro sia sul cervello dei topi che su quello umano. In tal modo, sono stati utilizzati per isolare 3,377 neuroni dalla corteccia frontale dei topi e 2,784 neuroni dalla corteccia frontale di un uomo deceduto di 25 anni. 

A differenza di altre cellule del corpo, i neuroni hanno due tipi di metilazione, quindi i ricercatori sono stati in grado di sequenziare i metilomi di ciascuna cellula utilizzando nuovi metodi. Quello che hanno scoperto è che i neuroni della corteccia frontale del topo potevano essere organizzati in 16 sottotipi basati su modelli di metilazione, mentre i neuroni della corteccia frontale umana erano più diversi e formavano 21 sottotipi. I risultati hanno mostrato che i neuroni che fornivano messaggi di arresto nel cervello (neuroni inibitori) hanno mostrato modelli di metilazione più conservati tra topi e umani rispetto ai neuroni eccitatori. Nello studio sono stati identificati anche nuovi sottotipi di neuroni umani unici, aprendo ulteriormente la porta alla comprensione di ciò che ci distingue dagli animali.

"Questo studio apre una nuova finestra sull'incredibile diversità delle cellule cerebrali", afferma Eran Mukamel del Dipartimento di scienze cognitive della UC San Diego, un co-autore senior del lavoro.

Il prossimo passo per i ricercatori è espandere il loro studio per esaminare parti aggiuntive del cervello, oltre a più cervelli.

"Ci sono centinaia, se non migliaia, di tipi di cellule cerebrali che hanno funzioni e comportamenti diversi ed è importante sapere quali sono tutti questi tipi per capire come funziona il cervello", afferma Chongyuan Luo, un ricercatore associato di Salk e co-first autore del nuovo articolo, insieme allo studente laureato della UC San Diego Christopher Keown. "Il nostro obiettivo è creare un elenco di parti del cervello umano e del topo."

Una volta completata la "lista delle parti", Ecker dice che vorrebbero anche iniziare a studiare se i metilomi dei neuroni nelle persone con malattie cerebrali sono diversi da quelli delle persone sane. "Se c'è un difetto solo nell'uno per cento delle cellule, dovremmo essere in grado di vederlo con questo metodo", dice. "Fino ad ora, non avremmo avuto alcuna possibilità di rilevare qualcosa in quella piccola percentuale di cellule."

Anche oggi, nel nostro modo di pensare egocentrico, tendiamo a pensare di sapere tutto sul cervello e sul corpo, ma in realtà la nostra comprensione è solo una versione limitata. Col tempo, continueremo ad arrivare a comprensioni ancora maggiori. Chissà quale sarà la nostra comprensione della complessità del cervello umano tra 100 anni da oggi. Questa è l'evoluzione.

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