Quando tocchi una stufa calda, la tua mano si allontana di riflesso; se salti un piolo su una scala, istintivamente lo ricerchi. Entrambi i movimenti richiedono una frazione di secondo e non richiedono accortezza. Ora, i ricercatori del Salk Institute hanno mappato l’organizzazione fisica delle cellule del midollo spinale che aiutano a mediare questi e simili “riflessi sensomotori” critici. Il nuovo progetto di questo aspetto del sistema sensomotorio, descritto online su Neuron l’11 novembre 2020, potrebbe portare a una migliore comprensione di come si sviluppa e può andare storto in condizioni come prurito cronico o dolore. Sono state condotte molte ricerche alla periferia di questo sistema, esaminando il modo in cui le cellule della pelle e dei muscoli generano segnali, ma non si sapeva come tali informazioni sensoriali vengano trasferite e interpretate una volta che raggiungono il midollo spinale. Questo nuovo lavoro offre una comprensione fondamentale dell’architettura del nostro sistema sensomotorio. I comportamenti riflessivi, visti anche nei neonati, sono considerati alcuni degli elementi costitutivi più semplici per il movimento. Ma i riflessi devono tradurre rapidamente le informazioni dai neuroni sensoriali che rilevano il tatto, il calore e gli stimoli dolorosi ai neuroni motori, che inducono i muscoli ad agire. Per la maggior parte dei riflessi, le connessioni tra i neuroni sensoriali e i motoneuroni sono mediate dagli interneuroni nel midollo spinale, che fungono da “intermediari”, risparmiando così tempo bypassando il cervello. Il modo in cui questi intermediari sono organizzati per codificare le azioni riflessive è poco compreso. I ricercatori si sono rivolti a una serie di strumenti di ingegneria molecolare che hanno sviluppato negli ultimi dieci anni per esaminare l’organizzazione di questi riflessi spinali nei topi. In primo luogo, hanno mappato quali interneuroni erano attivi quando i topi rispondevano in modo riflessivo a sensazioni, come prurito, dolore o tatto. Hanno quindi sondato la funzione degli interneuroni attivandoli e disattivandoli individualmente e osservando come i comportamenti riflessi risultanti venivano influenzati. Quello che hanno scoperto è che ogni riflesso sensomotorio era definito dai neuroni nello stesso spazio fisico. Diversi neuroni nello stesso punto, anche se avevano firme molecolari molto diverse, avevano la stessa funzione, mentre neuroni più simili situati in diverse aree del midollo spinale erano responsabili di riflessi diversi. Gli interneuroni nello strato più esterno del midollo spinale erano responsabili della trasmissione dei messaggi riflessivi relativi al prurito tra le cellule sensoriali e quelle motorie. Gli interneuroni più profondi trasmettevano messaggi di dolore, ad esempio facendo muovere un topo con un piede toccato da uno spillo. E la serie più profonda di interneuroni ha aiutato i topi a mantenere in modo riflessivo il loro equilibrio, stabilizzando il loro corpo per prevenire la caduta. Ma all’interno di ciascuna area spaziale, i neuroni avevano proprietà e identità molecolari variabili. Questi comportamenti riflessivi devono essere molto robusti per la sopravvivenza. Quindi, avere diverse classi di interneuroni in ciascuna area che contribuiscono a un particolare riflesso crea ridondanza nel sistema. Dimostrando che la posizione di ciascun tipo di interneurone all’interno del midollo spinale è più importante dell’origine dello sviluppo o dell’identità genetica della cellula, il team ha testato e confermato una teoria esistente su come sono organizzati questi sistemi riflessi. Ora che conoscono l’architettura fisica dei circuiti interneuroni che compongono questi diversi percorsi riflessi, i ricercatori stanno pianificando studi futuri per rivelare come vengono trasmessi i messaggi e come i neuroni all’interno di ogni spazio interagiscono tra loro. Questa conoscenza viene ora utilizzata per sondare come i cambiamenti patologici nel sistema somatosensoriale provocano prurito o dolore cronico.

Daniele Corbo

Bibliografia: “A Functional Topographic Map for Spinal Sensorimotor Reflexes” by Martyn Goulding et al. Neuron

Immagine: Life’s pain (Krzyzanowski)