Un team di ricercatori dell’Istituto di Biofisica del CNR e della Scuola Normale Superiore ha analizzato i processi molecolari che regolano la formazione delle regioni cerebrali responsabili della memoria.
Lo studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista Stem Cell Reports, offre nuove prospettive sullo sviluppo del cervello e sui meccanismi che governano la connettività neuronale.
L’importanza della ricerca sulle onde cerebrali
La comprensione dei processi attraverso cui si formano le diverse regioni cognitive del cervello rappresenta una delle principali sfide delle neuroscienze moderne. In questo contesto, lo studio condotto dall’Istituto di Biofisica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-Ibf) di Pisa e dalla Scuola Normale Superiore di Pisa, con il supporto del Center for Human Technologies dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova, ha analizzato i meccanismi cellulari e molecolari alla base della formazione delle onde di attività cerebrale nelle aree cognitive durante lo sviluppo embrionale.
Il ruolo del pallio nello sviluppo del cervello
I ricercatori hanno concentrato la loro attenzione sul pallio, la regione più esterna del cervello in via di sviluppo, da cui derivano strutture fondamentali per la memoria e l’apprendimento, come la corteccia cerebrale, l’ippocampo e la corteccia entorinale.
Il team guidato da Federico Cremisi (Scuola Normale Superiore) e Angelo Di Garbo (CNR-Ibf) ha adottato un approccio innovativo per studiare le vie di segnalazione cellulare che guidano la formazione delle subregioni del pallio nelle prime fasi dello sviluppo.
Manipolazione delle cellule staminali e nuove scoperte
Utilizzando cellule staminali embrionali, gli scienziati hanno manipolato specifici segnali biochimici intracellulari attraverso un innovativo protocollo sperimentale denominato MiBi. Questo metodo ha permesso di inibire due vie di segnalazione fondamentali e di analizzare l’espressione genica delle cellule trattate grazie al lavoro del gruppo di Luca Pandolfini dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova.
L’analisi genetica ha rivelato che i neuroni ottenuti con questo metodo erano tipici della corteccia entorinale, una regione cerebrale cruciale per la memoria, mai riprodotta in coltura fino ad oggi.
Secondo Cremisi, “i risultati mostrano che, a questo stadio, le cellule cerebrali stabiliscono connessioni specifiche e uniche”. Infatti, i neuroni entorinali in coltura hanno formato connessioni con i neuroni dell’ippocampo in modo distinto rispetto a quelli della corteccia cerebrale. Inoltre, l’interazione con i neuroni entorinali ha indotto nei neuroni ippocampali una attività elettrica sincronizzata, simile alle onde cerebrali osservate nei processi cognitivi.
Implicazioni dello studio sulle neuroscienze
Questa ricerca dimostra che la segnalazione intracellulare gioca un ruolo chiave non solo nella definizione dell’identità neuronale, ma anche nella formazione delle connessioni tra le cellule e nella generazione delle onde cerebrali nelle diverse regioni del pallio.
Grazie alla sperimentazione in vitro, gli scienziati hanno evidenziato che le variazioni nelle vie di segnalazione intracellulare determinano il tipo di onde cerebrali prodotte in ciascuna area, indipendentemente da influenze esterne successive.
“Questi segnali precoci influenzano non solo la specializzazione delle cellule, ma anche la formazione di connessioni specifiche e l’attività elettrica sincronizzata, elementi essenziali per il funzionamento del cervello”, conclude Di Garbo.
Un passo avanti nello studio della memoria
Lo studio, che vede come autore principale Fabrizio Tonelli (all’epoca dottorando presso il Laboratorio di Biologia della Scuola Normale Superiore di Pisa), ha coinvolto anche Ludovico Iannello (CNR-Ibf) e Stefano Gustincich (IIT). Questa scoperta potrebbe aprire nuove strade nella ricerca su disturbi neurologici legati alla memoria e fornire spunti innovativi per lo sviluppo di terapie mirate.
Con questa nuova conoscenza sui processi di formazione delle onde cerebrali, la ricerca neuroscientifica compie un importante passo avanti nella comprensione dei meccanismi alla base della memoria e dell’apprendimento.
