Come la serotonina modula il comportamento

Nell’esperienza popolare la storia di come la serotonina modula il cervello potrebbe sembrare semplice: prendi un antidepressivo, i livelli di serotonina salgono, l’umore migliora. Ma i neuroscienziati riconoscono quanto poco sanno su come il neurotrasmettitore influenza i circuiti e come il comportamento nel cervello umano sia incredibilmente complesso. Per rivelare le basi di come funziona davvero la serotonina, gli scienziati del Picower Institute del MIT per l’apprendimento e la memoria, finanziati da un nuovo finanziamento di quattro anni da 1,16 milioni di dollari del National Institutes of Health, impiegheranno un modello molto più semplice: il verme nematode C. elegans. Anche se è piccolo, trasparente e sfoggia un sistema nervoso con solo 302 neuroni, C. elegans è un potente sistema per studiare come la serotonina modula gli stati cerebrali. C. elegans e mammiferi condividono gran parte dello stesso meccanismo molecolare di base per l’emissione e la ricezione di serotonina. Ma a differenza di un mammifero, tutti i neuroni e la loro connettività sono stati accuratamente mappati in C. elegans e gli scienziati possono esercitare un potente controllo genetico su ogni cellula, compresi quelli che esprimono ciascuno dei cinque distinti recettori della serotonina del verme. Inoltre, il laboratorio ha sviluppato un innovativo sistema di imaging in grado di rappresentare in modo affidabile l’attività del calcio praticamente di ogni neurone in tempo reale, anche se un verme striscia liberamente e si dimena in risposta a manipolazioni sperimentali. In sostanza, il team di ricerca può assumere quasi il pieno controllo del sistema serotoninergico del verme e contemporaneamente osservare la risposta praticamente di ogni neurone dell’intero cervello. Ciò offre loro le capacità necessarie che non sono disponibili nei mammiferi per capire come i diversi modelli di rilascio di serotonina possano stimolare recettori distinti (o combinazioni di essi) su una moltitudine di neuroni in una varietà di circuiti per modulare comportamenti diversi. Sfruttando un paradigma ben definito per la funzione serotoninergica e tecnologie di imaging all’avanguardia, sono ben posizionati per esaminare come il rilascio di serotonina modellato attiva tipi distinti di recettori in un circuito per modificare i modelli di attività su larga scala che danno origine al comportamento. Nel dicembre 2018, il laboratorio del MIT ha pubblicato un articolo su Cell che mostra come un particolare neurone di C. elegans chiamato NSM rileva quando un verme ha iniziato a nutrirsi di batteri e segnala ad altri neuroni attraverso la serotonina di rallentare il verme per assaporare il pasto. Da allora, il team ha studiato come la manipolazione dei modelli di rilascio di serotonina di NSM influenzi il comportamento di rallentamento del verme e ha iniziato a mappare quali recettori della serotonina su cui i neuroni svolgono un ruolo in quegli effetti, ad esempio eliminando geneticamente i singoli recettori o combinazioni di recettori , per vedere cosa cambia. Con la nuova sovvenzione, il laboratorio si espanderà su questi studi e andrà ben oltre per raggiungere sistematicamente tre obiettivi: mappare quali combinazioni di recettori della serotonina mediano l’effetto della serotonina sul comportamento e identificare gli esatti neuroni in cui funzionano; analizzare come la serotonina altera l’attività del cervello intero; e determinare in che modo i circuiti sensibili alla serotonina e l’attività cerebrale intera differiscono quando i vermi devono bilanciare gli stimoli avversi con gli stimoli alimentari appetibili. Mentre le prime due serie di esperimenti chiariranno come il cervello dispiega la serotonina per modulare il comportamento, il terzo obiettivo mostrerà come queste dinamiche cambiano in ambienti più complessi. Sorprendentemente, questi problemi fondamentali relativi alla segnalazione della serotonina rimangono scarsamente compresi. Risolverli migliorerebbe notevolmente la comprensione del sistema serotoninergico.

Daniele Corbo

Bibliografia: MIT

Immagine: the behavior of the self (yossi kotler)

2 commenti Aggiungi il tuo

  1. eleonorabergonti ha detto:

    Articolo molto interessante per l’argomento che tratta. 👍

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    1. È un argomento un po’ meno divulgativo, mi fa piacere che ti abbia interessato

      Piace a 1 persona

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