La corteccia cerebrale, lo strato esterno del nostro cervello definito come materia grigia, è una delle strutture più complesse che si possano trovare negli organismi viventi. La corteccia consente di avere capacità cognitive che ci distinguono dalle altre specie animali.

Il neuroscienziato Pierre Vanderhaeghen, Ph.D., (VIB-KU Leuven, Université Libre de Bruxelles) ha spiegato che ciò che rende il cervello umano unico è il lento e lungo sviluppo del sistema nervoso. I circuiti neurali impiegano anni a maturare nell’uomo mentre ciò accade in poche settimane nel topo e in qualche mese nella scimmia. Questo lungo periodo di maturazione consente di avere maggiore modulazione delle cellule cerebrali e dei circuiti neurali che ci consente di imparare con maggiore efficienza per un periodo esteso fino all’adolescenza. E’ una caratteristica specifica della specie umana, ma cosa regola tutto questo è ancora un mistero.

Capire i meccanismi che sono alla base della formazione di un circuito neurale è estremamente importante se vogliamo trattare le patologie cerebrali, come conferma Vincent Bonin, Ph.D., del Neuro-Electronics Research Flanders. “I disturbi dello sviluppo del circuito sono collegati a inabilità intellettuali come ad esempio patologie psichiatriche come la schizofrenia”. Finora è stato impossibile però capire dal vivo come ciò si possa manifestare.

In uno sforzo congiunto i team di Vanderhaegen e di Bonin hanno sviluppato un modello che prevede il trapianto di neuroni umani ottenuti a partire da cellule staminali nel cervello di topi per seguirne lo sviluppo nel tempo.

“Abbiamo differenziato cellule staminali embrionali umane in neuroni e trapiantati nel cervello di topi neonati” conferma Daniele Linaro, Ph.D. “Ciò ha consentito di investigare sullo sviluppo dei neuroni umani in vivo per diversi mesi. E’ possibile anche testare una serie di studi biologici su queste cellule per capire la formazione dei circuiti neurali.”

I ricercatori hanno così scoperto che le cellule trapiantate seguono un piano di sviluppo simile a quello che avverrebbe nel cervello umano, con periodi di formazione e di maturazione molto lunghi in modo indipendente dalle cellule cerebrali di topo, come se avessero un orologio interiore.

Inoltre, le cellule umane sono state in grado di funzionare nei circuiti cerebrali del topo.

“Dopo mesi di maturazione, i neuroni umani hanno iniziato a produrre informazioni, ad esempio, rispondendo agli input visivi stimolati dall’ambiente” afferma Ben Vermaercke, Ph.D., che ha condotto lo studio con Linaro. “Le cellule umane hanno attivato risposte diverse in funzione dello stimolo indicando, sorprendentemente, un elevato livello di precisione nella connessione con i circuiti neurali dei topi.”

Per la prima volta è stato realizzato un circuito neurale a partire da cellule staminali pluripotenti. Questo traguardo apre le porte a studi genetici e ambientali che consentono di capire meglio il funzionamento del cervello umano oltre a costituire un modello di studio per patologie neurologiche, ad esempio, simulando mutazioni genetiche responsabili delle stesse e cercando di capire cosa accade a livello della formazione dei circuiti.

L’integrazione delle cellule neurali umane nei circuiti dei topi è veramente una scoperta incredibile per lo studio delle patologie neurodegenerative dove la perdita di neuroni potrebbe essere riparata con nuove cellule neuronali.

Fonte: https://actus.ulb.be/fr/actus/recherche/les-neurones-prennent-leur-temps-pour-se-developper
http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2019.10.002