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Quale e’ il meccanismo che sta alla base dei ricordi? Lo studio di questo tortuoso percorso passa anche per Torino. Un gruppo di ricercatori del Dipartimento di Anatomia, Farmacologia e Medicina Legale dell’Università di Torino, coordinato dal Dott. Maurizio Giustetto, in collaborazione con il gruppo del Prof. Tommaso Pizzorusso dell’Università di Firenze e dell'Istituto di Neuroscienze del CNR di Pisa, ha scoperto lo schema di attivazione di una proteina (ERK) che agisce nel cervello. Studiando l’attivazione dei neuroni della corteccia cerebrale, in seguito ad una stimolazione fisiologica, si è riusciti a capire come e quando si attiva l’enzima ERK. Tale enzima è fondamentale nei meccanismi di plasticità cerebrale, ovvero quel fenomeno che sta alla base della nostra capacità di ricordare gli avvenimenti e codificare le informazioni.

I risultati ottenuti, pubblicati sulla rivista americana “PLoS ONE” (http://www.plosone.org), offrono un modello di funzionamento delle cellule nervose da cui si potrebbero ricavare principi generali per la biologia dei neuroni del cervello umano.

Questa ricerca apre anche interessanti prospettive per lo studio delle cause di patologie che intaccano la memoria o del suo naturale decadimento senile. Mentre era stato finora ritenuto che l’enzima ERK potesse agire solo a livello nucleare per regolare l’espressione di nuovi geni, importanti per formazione della memoria, questo studio pone in evidenza che esistono altre importanti sedi neuronali d’azione.

I nostri neuroscienziati hanno osservato che in seguito ad una brevissima stimolazione visiva la protein chinasi ERK viene attivata in prossimità delle connessioni nervose, dove è in grado di produrre modificazioni funzionali delle connessioni sinaptiche.

Il dottor Giustetto illustra nello specifico i punti fondamentali della ricerca.

Nato a Torino, dopo un periodo di studi effettuato a New York presso il laboratorio del Professor Kandel, al “Center for Neurobiology and Behavior”, Columbia University, a partire dal 2002 svolge attività di ricerca presso il Dipartimento di Anatomia, Farmacologia e Medicina Legale, Universita’ di Torino, sui meccanismi cellulari e molecolari alla base della memoria, della tossicodipendenza e del ritardo mentale associato alla sindrome di Rett.(associazione italiana sindrome di Rett)

Dottor Giustetto, quale e’ il suo campo di ricerca?

Sono uno di quelli che chiamano "neuroscienziati". Mi occupo da circa 15 anni di studiare i meccanismi che regolano la trasmissione nervosa nel cervello. In particolare, mi sono dedicato alla comprensione delle modificazioni della forza dei contatti fra le cellule nervose, le sinapsi. Modificazioni importanti perchè stanno alla base di processi cognitivi come l'apprendimento e la memoria. Questo tipo di studi, sulla plasticità sinaptica e sulle sue possibili degenarazioni patologiche si sono meritati il premio Nobel nel 2000.

Come è nata l'idea di condurre questa ricerca?

La via di segnalazione intracellulare dell’enzima ERK è importante per moltissime funzioni cellulari e neuronali, tra le quali la modulazione della plasticità neuronale e sinaptica nel cervello.

C’erano un numero di studi eseguiti su modelli “in-vitro” (effettuati su colture cellulari) che indicavano le modalità di funzionamento e attivazione della cascata intracellulare ERK agli stimoli sinaptici. Ci siamo chiesti se fosse possibile comprendere come tale attivazione potesse funzionare in modo fisiologico nel cervello.

Puo' spiegare cosa è, e quali sono le funzioni della plasticità neuronale?

Nonostante si sia scelta la parola "plasticità", essa non esprime corrattamente quello che viene generalmente inteso.

Forse, la parola elasticità neuronale o sinaptica potrebbe rendere meglio l'idea. Infatti, s'intende la capacità del cervello, dei neuroni

e dei contatti sinaptici di rispondere agli stimoli che giungono dall'esterno, modificandosi. In altre parole, nel caso della memoria, è come se ciò che è accaduto e che ci stiamo apprestando a ricordare sia in grado di lasciare una traccia fisica tra i complessi circuiti nervosi del nostro cervello. Queste modificazioni possono avvenire a livello morfologico, funzionale e molecolare da parte di quelle sinapsi che sono state accese per cercare di ricordare qualcosa.

Come si può chiarire cos'è ERK e quali sono le sue applicazioni?

ERK è una molecola, una proteina, che funziona da "sensore" all'interno delle cellule di ciò che sta accadendo al loro esterno. Ovvero, è uno di quegli interruttori molecolari che sono in grado di accendere una serie di attività biologiche, come ad esempio la produzione di nuovi geni o le modificazioni dello scheletro cellulare, in risposta ad un messaggio che arriva dal mondo estermo alla cellula.

Quali applicazioni pratiche può avere questa scoperta?

La più immediata: consentire ad altri scienziati che si occupano di plasticità sinaptica e memoria di arricchire e correggere il complesso schema che illustra gli intrecci molecolari alla base di questi processi. In prospettiva, come ogni scoperta scientifica di base, potrebbe aiutare comprendere come funziona la plasticità neuronale e quindi quali possono essere le cause che ne provocano le alterazioni patologiche.

Con quale metodologia siete giunti a questi risultati?

Abbiamo utilizzato un sofisticato metodo di marcaggio molecolare, la tecnica dell'”immunogold”, che consente di visualizzare le molecole al microscopio elettronico, l'unico strumento in grado di mostrarci il vero volto dei contatti sinaptici.

Quali sono i prossimi sviluppi della ricerca?

Cercare di verificare direttamente se quando un animale ricorda un evento, la cascata di ERK possa attivarsi con lo stesso schema mostrato nella nostra ultima pubblicazione e, in animali geneticamente modificati con difetti mnemonici, se questo processo possa essere alterato.