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C’è una parte del cervello che può essere definita come “nascosta” alla generalità delle indagini che vengono effettuate su questo essenziale organo. Una parte comune a quasi tutte le specie animali, eppure solitamente invisibile anche al microscopio elettronico.
“Le sinapsi elettriche sono come la materia oscura del cervello“, dice Alexander Borst, direttore del MPI per l’intelligenza biologica. Ma ora un team del suo dipartimento ha dato un’occhiata più da vicino a questa componente del cervello raramente esplorata: sfruttando come esemplare il cervello del moscerino della frutta Drosophila, ad esempio, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che le sinapsi elettriche si verificano in quasi tutte le aree del cervello e che possono influenzare la funzione e la stabilità delle singole cellule nervose. Ma con quali conseguenze?
I ricercatori che si sono occupati di questo interessante approfondimento rammentano come i neuroni comunicano attraverso le sinapsi, piccoli punti di contatto in cui i messaggeri chimici trasmettono uno stimolo da una cellula all’altra. Oltre alle sinapsi chimiche comunemente conosciute, c’è un secondo tipo di sinapsi poco conosciuto: la sinapsi elettrica.
“Le sinapsi elettriche sono molto più rare e sono difficili da rilevare con i metodi attuali. Ecco perché finora sono state poco studiate“, spiega Georg Ammer, che è stato a lungo affascinato da queste connessioni cellulari nascoste. “Nella maggior parte dei cervelli animali, non conosciamo quindi nemmeno cose basilari, come ad esempio dove esattamente si verificano le sinapsi elettriche o come influenzano l’attività cerebrale”.
Nello studio, Ammer sottolinea come una sinapsi elettrica collega due neuroni direttamente, permettendo alla corrente elettrica che i neuroni usano per comunicare, di fluire da una cellula all’altra senza una deviazione. Tranne che negli echinodermi, questo particolare tipo di sinapsi si verifica nel cervello di ogni specie animale studiata finora. “Le sinapsi elettriche devono quindi avere funzioni importanti: solo che non sappiamo quali” dice Georg Ammer.
Per rintracciare queste funzioni, Ammer e i suoi due colleghi, Renée Vieira e Sandra Fendl, hanno etichettato un importante blocco proteico che costituisce le sinapsi elettriche. Nel cervello dei moscerini della frutta, hanno così potuto dimostrare che le sinapsi elettriche non si verificano in tutte le cellule nervose, ma in quasi tutte le aree del cervello. Spegnendo selettivamente le sinapsi elettriche nell’area di elaborazione visiva, i ricercatori hanno potuto dimostrare che la reazione dei neuroni interessati a certi stimoli è molto più debole. Inoltre, senza sinapsi elettriche, alcuni tipi di cellule nervose sono diventati instabili e hanno iniziato a oscillare spontaneamente.
“I risultati suggeriscono che le sinapsi elettriche sono importanti per diverse funzioni cerebrali e possono svolgere ruoli funzionali molto diversi, a seconda del tipo di neurone“, riassume Ammer. “Queste sinapsi dovrebbero quindi essere integrate anche negli studi sul connettoma“. Il connettoma è una mappa di tutti i neuroni e delle loro connessioni in un cervello o in un’area del cervello. Spesso, queste informazioni sono ricostruite da immagini al microscopio elettronico – dove le sinapsi elettriche sono in gran parte invisibili. Come queste possano essere integrate nelle indagini sul connettoma e quali altri segreti detengano le sinapsi elettriche, è oggetto di ulteriori studi.
