Il precursore neuronale si divide in due lignaggi cellulari prima del previsto | Science Advances
Nuovo modello di sviluppo cerebrale: due tipi di neuroni si formano in parallelo, non in sequenza
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La corteccia cerebrale è densamente popolata da diversi tipi di cellule nervose che ci consentono di percepire, pensare e agire. Tuttavia, il modo in cui questi tipi di cellule si formano durante lo sviluppo del cervello non è ancora del tutto chiaro. Irene Varela-Martínez, ricercatrice post-dottorato presso l’Istituto di Scienza e Tecnologia dell’Austria (ISTA), ne rintraccia le origini come una sorta di “detective dell’albero genealogico” delle cellule nervose. Il suo nuovo studio, ora pubblicato su *Science Advances*, dimostra che le cellule precursori dei neuroni, contrariamente a quanto si pensava in precedenza, si dividono precocemente in due lignaggi indipendenti, dando così origine a diversi tipi di neuroni.
Neuroni di proiezione nella corteccia cerebrale del topo. I nuclei cellulari sono in blu. I neuroni di proiezione intratelencefalici (IT-PN) sono in magenta. I neuroni generati durante la neurogenesi tardiva sono indicati in verde. Il giallo evidenzia i neuroni di proiezione piramidali.
© Irene Varela-Martínez/CNB-CSIC
La scienza prospera grazie allo scambio. Che si tratti di conferenze, simposi, chiamate su Zoom o visite ad altri istituti di ricerca e università, Irene Varela-Martínez ne sa qualcosa.
Nel corso del suo dottorato di ricerca presso il Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) di Madrid, nel laboratorio di Marta Nieto, la neuroscienziata ha studiato come le cellule precursori — le cellule staminali — nella corteccia cerebrale si sviluppino e come formino diversi gruppi di cellule nervose. Durante la raccolta dei dati, ha anche trascorso un periodo (grazie a una borsa di studio a breve termine dell’EMBO) presso l’Institute of Science and Technology Austria (ISTA) nel gruppo di Simon Hippenmeyer. Un periodo che ricorda con affetto e su cui ora sta costruendo il suo percorso come ricercatrice post-dottorato presso l’ISTA.
I risultati di questo lavoro sono stati ora pubblicati su *Science Advances* e dimostrano che le cellule precursori, contrariamente a quanto si pensasse in precedenza, si dividono molto precocemente in due lignaggi, dando così origine a tipi distinti di neuroni.
Parte della materia grigia
«È ora di mettere in moto la materia grigia» o «un po’ di stimolo per la materia grigia»: ci sono molti modi di dire che invitano a far lavorare il cervello. Gran parte di questa materia grigia è costituita dalla corteccia cerebrale, lo strato più esterno del nostro cervello. Lì, neuroni e cellule gliali sono densamente raggruppati e svolgono un ruolo fondamentale nell’attenzione, nella percezione, nella coscienza, nel pensiero, nella memoria e nel linguaggio.
Nella corteccia cerebrale, i neuroni di proiezione — cellule nervose che «proiettano», ovvero inviano, segnali su lunghe distanze verso altre regioni cerebrali o il sistema nervoso — possono essere suddivisi, in linea di massima, in due gruppi. Tra questi vi sono i neuroni di proiezione intratelencefalici — abbreviati in IT-PN — che stabiliscono connessioni con altre aree della corteccia cerebrale, compreso l’emisfero cerebrale opposto. Un altro gruppo è costituito dai neuroni di proiezione extratelencefalici, abbreviati in ET-PN. Questi inviano le loro proiezioni al di fuori della corteccia cerebrale, ad esempio verso il midollo spinale.
Tutti questi neuroni nascono durante la neurogenesi, la fase di sviluppo delle cellule nervose. Finora, tuttavia, non era chiaro in che modo le cellule staminali neurali «decidano» quale tipo di neurone di proiezione produrre.
«La corteccia cerebrale è costituita da sei strati», spiega Varela-Martínez. «Durante lo sviluppo del cervello, questi strati vengono gradualmente popolati da neuroni. Secondo il modello “inside-out”, le cellule nervose corticali degli strati più profondi si formano per prime, seguite dai neuroni che si insediano in strati progressivamente più superficiali». Ciò ha portato i ricercatori a ipotizzare che le cellule staminali neurali generassero inizialmente gli ET-PN, che popolano solo gli strati profondi, per poi passare alla produzione degli IT-PN, che sono più numerosi negli strati superiori.
Tuttavia, la questione non sembra essere così semplice. I primi risultati ottenuti da Varela-Martínez e dai suoi colleghi hanno dimostrato che, nei topi, anziché seguire un rigoroso passaggio temporale da un sottotipo neuronale all’altro, la produzione di ET-PN e IT-PN si sovrappone parzialmente. Forse ancora più importante, ciascun sottotipo segue una propria dinamica neurogenica distinta.
Rami neuronali
Con questi risultati alla mano, l’allora dottoranda è entrata a far parte del gruppo di Hippenmeyer come ricercatrice ospite.
«Il gruppo vanta una grande esperienza nella tecnica MADM, considerata il gold standard. Questo metodo consente di seguire con precisione la divisione cellulare durante lo sviluppo dei neuroni», spiega Varela-Martínez. «Grazie ad esso, è possibile rendere visibili le cellule figlie e, oltre a ciò, ricostruire l’intero lignaggio cellulare e i cloni cellulari».
Utilizzando questa tecnica, Varela-Martínez ha cercato di capire in che modo i due tipi di cellule, ET-PN e IT-PN, differiscano nei loro lignaggi. Il punto di partenza sono state le cosiddette cellule gliali radiali, cellule precursori neuronali da cui hanno origine i neuroni di proiezione della corteccia cerebrale.
L’analisi del lignaggio ha dimostrato che esistono almeno due rami di sviluppo che hanno origine in parallelo da questa cellula precursore e si separano l’uno dall’altro già nelle prime fasi. Un ramo dà origine esclusivamente agli IT-PN, mentre l’altro produce sia ET-PN che IT-PN. Questa scoperta affina la visione consolidata secondo cui i progenitori gliali radiali seguono un unico programma di sviluppo, producendo prima gli ET-PN e successivamente gli IT-PN.
È importante sottolineare che la produzione dei due gruppi neuronali non segue le stesse dinamiche di sviluppo. Mentre gli ET-PN vengono generati in piccoli cluster che si esauriscono precocemente, i lignaggi degli IT-PN consistono in gruppi più grandi di neuroni, distribuiti in tutti gli strati corticali. Ciò spiega perché gli ET-PN predominano nelle prime fasi dello sviluppo, mentre la neurogenesi successiva produce quasi esclusivamente IT-PN.
Nel complesso, lo studio suggerisce che la corteccia cerebrale si formi attraverso un processo di ramificazione precoce, in cui diversi lignaggi neuronali sorgono in parallelo fin dall’inizio.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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