L’inverno potrebbe essere alle nostre spalle, ma ricordi la sfida di svegliarti in quei giorni freddi e bui? La temperatura influenza il comportamento di quasi tutte le creature viventi, ma c’è ancora molto da imparare sul legame tra neuroni sensoriali e neuroni che controllano il ciclo sonno-veglia. I neurobiologi della Northwestern University hanno scoperto un indizio su cosa c’è dietro questo comportamento. In uno studio sulla mosca della frutta, i ricercatori hanno identificato un circuito “termometro” che trasmette informazioni sulla temperatura esterna fredda dall’antenna della mosca al cervello superiore. Mostrano come, attraverso questo circuito, le condizioni stagionali del freddo e dell’oscurità possono inibire i neuroni all’interno del cervello della mosca che promuovono l’attività e la veglia, in particolare al mattino. Questo aiuta a spiegare perché – sia per le mosche che per gli umani – è così difficile svegliarsi la mattina d’inverno. Studiando i comportamenti in una mosca della frutta, possiamo capire meglio come e perché la temperatura è così fondamentale per regolare il sonno. Lo studio condotto su Drosophila melanogaster, è stato pubblicato il 21 maggio sulla rivista Current Biology. L’articolo descrive per la prima volta i recettori “a freddo assoluto” che risiedono nell’antenna a mosca, che rispondono alla temperatura solo al di sotto della “zona di comfort” della mosca di circa 77 gradi Fahrenheit. Dopo aver identificato quei neuroni, i ricercatori li hanno seguito fino ai loro obiettivi all’interno del cervello. Hanno scoperto che i principali destinatari di queste informazioni sono un piccolo gruppo di neuroni cerebrali che fanno parte di una rete più ampia che controlla i ritmi di attività e sonno. Quando il circuito del freddo che hanno scoperto è attivo, le cellule bersaglio, che normalmente vengono attivate dalla luce del mattino, vengono spente. Drosophila è un sistema modello classico per la biologia circadiana, l’area in cui i ricercatori studiano i meccanismi che controllano il nostro ciclo di riposo e attività di 24 ore. Il focus di gran parte del lavoro attuale è su come i cambiamenti nei segnali esterni come la luce e la temperatura influiscono sui ritmi di attività e sonno e su come i segnali raggiungono i circuiti cerebrali specifici che controllano queste risposte. Mentre il rilevamento della temperatura ambientale è fondamentale per i piccoli moscerini della frutta a sangue freddo, gli esseri umani sono ancora creature di benessere e cercano continuamente temperature ideali. Parte del motivo per cui gli umani cercano temperature ottimali è che le temperature del nucleo e del cervello sono intimamente legate all’induzione e al mantenimento del sonno. Anche i cambiamenti stagionali della luce del giorno e della temperatura sono legati ai cambiamenti nel sonno. Il rilevamento della temperatura è una delle modalità sensoriali più fondamentali. I principi che stanno trovando nel cervello della mosca – la logica e l’organizzazione – possono essere gli stessi per tutti gli umani. Che si tratti di volare o umani, i sistemi sensoriali devono risolvere gli stessi problemi, quindi spesso lo fanno allo stesso modo. Le ramificazioni del sonno alterato sono numerose: affaticamento, ridotta concentrazione, scarso apprendimento e alterazione di una miriade di parametri di salute – eppure ancora non comprendiamo appieno come il sonno viene prodotto e regolato nel cervello e come i cambiamenti nelle condizioni esterne possono influire sul sonno. È fondamentale studiare il cervello in azione e questi risultati dimostrano l’importanza degli studi funzionali per comprendere come il cervello governa il comportamento. Nel complesso, lo studio si è basato fortemente sulla capacità di studiare sia l’attività dei neuroni sia il ruolo di questi neuroni sul comportamento. Per fare questo, i ricercatori hanno sviluppato nuovi strumenti e hanno usato una combinazione di studi funzionali e anatomici, approcci di monitoraggio neurogenetico e comportamentale per condurre questi esperimenti sia in tipo selvaggio che in mosche transgeniche.

Daniele Corbo

Bibliografia: “A Circuit Encoding Absolute Cold Temperature in Drosophila”. by Dominic D. Frank et al. Current Biology

Immagine: Sleep II (Ela Ward)