Cinque anni di studi per fotografare la morte delle sinapsi del cervello

Per la prima volta, ricercatori della sede italiana dell’EMBL vedono il processo e scoprono che le cellule della microglia hanno un ruolo cruciale

Le cellule gliali sono fondamentali per la crescita e l’organizzazione delle sinapsi, le connessioni tra le cellule cerebrali, e sono cruciali anche nello sviluppo del cervello. Il ruolo della microglia nel rimodellare e promuovere l’evoluzione dei circuiti cerebrali durante lo sviluppo è stato confermato da un gruppo di ricercatori della sede italiana di Monterotondo dell’European Molecular Biology Laboratory EMBL che, in collaborazione con i colleghi di Heidelberg, sono riusciti per la prima volta a vedere e fotografare il processo in azione.

Un risultato che ha richiesto cinque anni di sviluppo tecnologico, per arrivare a metodiche di imaging capaci di visualizzare il fenomeno. Gli autori dello studio, apparso sulla rivista Nature Communications, combinando due tecnologie – la Luce correlativa e Microscopia Elettronica (CLEM, da correlative light and electron microscopy) e la microscopia a foglietto di luce (LSFM, da Light Sheet Fluorescence Microscopy) – hanno catturato il momento in cui una cellula di microglia sta distruggendo una sinapsi.

Le sinapsi vicine da cui partono tutti i filopodi (in verde) che vanno verso la cellula microgliali (in rosso).

Alla nascita, il nostro cervello ha molte più sinapsi di quelle che avremo da adulti. Con l’esperienza, si verifica un fenomeno di «potatura» (dall’inglese pruning) che consiste nel tagliare quelle inutilizzate, raffinando i circuiti cerebrali sulla base del loro uso. Di questo si occupano le cellule della microglia, chiamate anche «spazzini» del cervello. Quello che non si sapeva, e che è stato accolto con stupore dagli stessi ricercatori, è che le sinapsi vicine, invece di essere «spaventate» da questo processo, mandano dei filopodi, dei prolungamenti della membrana che si creano molto rapidamente, verso la cellula gliale.

Come se la distruzione di una sinapsi stimoli la crescita di quelle vicine, tanto da suggerire che questo processo possa favorire anche la creazione di nuove sinapsi o rafforzare quelle che ci sono già.

«I nostri risultati suggeriscono che le microglia stanno rosicchiando le sinapsi come un modo per renderle più forti, piuttosto che più deboli», afferma Cornelius Gross, che ha guidato il lavoro. «Mentre stavamo cercando di vedere come la microglia elimina le sinapsi, ci siamo resi conto che le cellule della microglia effettivamente inducono la loro crescita per la maggior parte del tempo», spiega la prima autrice dello studio, Laetitia Weinhard dell’EMBL di Monterotondo.

Lo studio dimostra che le microglia sono ampiamente coinvolte nella plasticità strutturale e potrebbero indurre il riarrangiamento delle sinapsi, un meccanismo alla base dell’apprendimento e della memoria. Il gruppo intende studiare il ruolo della microglia nello sviluppo del cervello durante l’adolescenza e il possibile collegamento con l’insorgere della schizofrenia e della depressione.

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