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Nuova forma di comunicazione neuronale

Gli innumerevoli campi elettrici che si sovrappongono nel cervello a seguito dell’attività neuronale delle diverse aree non sarebbero un semplice epifenomeno, ma rappresenterebbero un’ulteriore forma di comunicazione neuronale. A mostrarlo è uno studio condotto da un gruppo di ricercatori del California Institute of Technology (Caltech), del Politecnico di Losanna e della Korea University diretti da Christof Koch e Henry Markram e pubblicata su Nature Neuroscience.

“Finora la comunicazione fra i neuroni è stata pensata come se avvenisse in una macchina localizzata, quella della sinapsi. Il nostro lavoro suggerisce l’esistenza di un altro mezzo di comunicazione neuronale attraverso lo spazio extracellulare, indipendente dalle sinapsi”, spiega Costas Anastassiou, primo firmatario dell’articolo. “Le perpetue fluttuazioni di questi campi extracellulari sono il tratto distintivo del cervello vivo e in azione di ogni organismo, e la loro assenza è indice di un profondo stato di coma, se non di morte, del cervello.”

In precedenza si riteneva che questi campi fossero in grado di influenzare o controllare l’attività dei neuroni solo in particolari condizioni patologiche, come le crisi epilettiche, che generano campi molto intensi. Pochi studi avevano studiato l’impatto dei campi non epilettici, molto più deboli ma molto più comuni.

Nel nuovo studio i ricercatori si sono concentrati sui campi, relativamente forti e dotati di una lenta oscillazione, detti potenziali di campo locali (LFP), di circuiti neurali di poche cellule. Per misurarli hanno posizionato in cervelli di topo una serie di microelettrodi a una distanza l’uno dall’altro di appena 50 micron.

“I campi di un millivolt per millimetro alterano notevolmente l’attivazione di singoli neuroni e aumentano la cosiddetta spike-field coherence, ossia il sincronismo con cui i neuroni si attivano in relazione al campo. E nel cervello di mammifero sappiamo che ci sono campi che eccedono facilmente i due o tre millivolt per millimetro”, aggiunge Anastassiou. “L’aumento di questa coerenza può incrementare notevolmente la quantità di informazione trasmessa fra neuroni. Inoltre, si sa da tempo che gli schemi di attività cerebrale correlati alla memoria e alla navigazione spaziale generano forti campi e aumentano la SFC.”

Ciò ha conseguenze interessanti anche per la possibilità di influire sull’attività cerebrale, dato che fisica ci dice che un campo esterno imposto influirà sulla membrana neuronale, osservano i ricercatori. L’effetto dipenderà però anche dallo stato del cervello, e dal fatto che non tute le aree mostrano sempre lo stesso livello di attivazione: “Se il campo imposto avrà un’influenza dipende da quale area è interessata”.

Proprio in questa direzione va un’altra ricerca pubblicata su PLoS ONE, dalla quale è risultato che l’applicazione di un campo attraverso una stimolazione transcrarnica ai lobi temporali anteriori è in grado di aiutare la persona a vedere i problemi sotto una luce nuova: nell’esperimento eseguito dai ricercatori dell’Università di Sydney che hanno condotto lo studio, i soggetti sottoposti a simili campi riuscivano a raggiungere la giusta prospettiva per la soluzione di un problema complesso tre volte più spesso dei soggetti di controllo.

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