Le cellule cerebrali che compongono la corteccia prefrontale del cervello umano sono responsabili di una serie di funzioni complesse, dal processo decisionale a determinati tipi di memoria. Quando qualcosa non quadra in questa area del cervello, può essere molto dannoso per la cognizione e il comportamento. Infatti, la disfunzione della corteccia prefrontale è legata a diverse malattie psichiatriche, tra cui la schizofrenia e il disturbo depressivo maggiore.
I neuroni nell’ipotalamo (B) proiettano nell’area tegmentale ventrale (C), dove le cellule inviano connessioni alla corteccia prefrontale (A). Attraverso questo percorso, le cellule AgRP nell’ipotalamo influenzano la struttura e la funzione corticale. Credito: Università di Yale
Una squadra di ricercatori Yale insieme ai loro colleghi in Ungheria hanno rivelato che le cellule cerebrali dell’ipotalamo, un’area del cervello che controlla funzioni come la fame e la temperatura corporea, svolgono un ruolo importante nel modellare la struttura e la funzione della corteccia prefrontale nei topi, una scoperta che potrebbe offrire indizi su come questa regione del cervello è alterata nella malattia e aprire nuove strade per lo sviluppo di terapie più performanti.
I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Molecular Psychiatry.
Cellule cerebrali che regolano la fame: ecco cosa ha rivelato la nuova ricerca
Per poter sviluppare lo studio, il team di ricercatori ricercatori si è basato principalmente sui neuroni del peptide agouti-correlati (AgRP) situati nella regione dell’ipotalamo del cervello. Questi neuroni controllano la fame e regolano sia i comportamenti alimentari che quelli non alimentari come la ricerca della ricompensa e il legame prole-genitore, tra gli altri.
Quando i ricercatori hanno alterato i neuroni AgRP nei topi, hanno scoperto che c’erano meno neuroni nella corteccia prefrontale di quanti ce ne fossero negli animali sani: “I neuroni rimasti erano più piccoli del solito e si comportavano in modo diverso in risposta ai segnali del corpo e ai segnali delle cellule circostanti”, ha affermato Tamas Horvath, Professore di medicina comparata Jean e David W. Wallace a Yale e autore senior dello studio, rispetto alle cellule cerebrali in questione.
I neuroni AgRP non hanno forti connessioni dirette con la corteccia. Ma queste cellule cerebrali proiettano ad altre regioni del cervello che si collegano alla corteccia prefrontale. Horvath, insieme ai suoi colleghi, ha rivelato che i neuroni in una di queste aree, una regione del mesencefalo nota come area tegmentale ventrale, erano iperattivi quando i neuroni AgRP erano compromessi.
Quei neuroni iperattivi hanno quindi rilasciato più dopamina, un neurotrasmettitore, nella corteccia prefrontale di quanto sia tipico nei topi sani, che, a sua volta, ha influenzato negativamente il comportamento del top. Ad esempio, gli scienziati coinvolti nello studio delle cellule cerebrali che regolano la fame hanno rivelato che i topi si muovevano molto di più e avevano reazioni di sussulto anormali.
Ha senso che queste cellule cerebrali che controllano la fame e l’alimentazione influenzino la corteccia e il comportamento, ha spiegato Horvath: “Quando hai fame, hai bisogno che tutti i tuoi comportamenti siano allineati in modo da poter trovare cibo e mangiarlo”, ha aggiunto lo studioso: “E quando non hai più fame, devi cambiare i tuoi comportamenti per concentrarti su ciò che è importante in quel momento”.
Dopo aver scoperto gli effetti che le cellule AgRP alterate avevano sulla corteccia, i ricercatori hanno quindi cercato di evitarli. il team di studiosi ha rivelato che la clozapina, un tipo di antipsicotico che blocca l’azione della dopamina ed è usata per trattare la schizofrenia, era in grado di prevenire alcuni di questi problemi, inclusa la perdita di neuroni, se somministrata al momento giusto.
Quando si tratta di questi cambiamenti corticali, ha specificato Horvath, il tempismo è cruciale. Nello studio, le menomazioni hanno cominciato ad emergere durante la pubertà, quando il cervello è ancora in via di sviluppo e vulnerabile. Questo è anche il momento in cui la somministrazione di clozapina ha avuto un certo impatto: “E questo ci dice che se giochi con le funzioni omeostatiche in quello specifico periodo di tempo, ad esempio con una dieta o un eccesso di cibo, puoi avere effetti a lungo termine sulle tue funzioni corticali”, ha aggiunto Horvath.
L’importanza di questo periodo di sviluppo può far luce sulle malattie psichiatriche, che spesso possono emergere nella tarda adolescenza, e sul perché l’uso di sostanze durante quel periodo può avere effetti duraturi sul comportamento, sulla fisiologia e sulla malattia. Questi risultati possono anche fornire un nuovo obiettivo per il trattamento. Le cellule cerebrali AgRP nell’ipotalamo si trovano al di fuori della barriera ematoencefalica, una caratteristica del cervello che lo protegge dalle sostanze nocive e impedisce a molti farmaci di raggiungere il tessuto cerebrale.
“Ciò significa che queste cellule cerebrali sono prontamente disponibili per l’intervento”, ha osservato Horvath: “Forse possono essere sfruttati per alterare i disturbi delle regioni cerebrali superiori”. La nuova ricerca si aggiunge anche a un numero crescente di prove che la funzione della corteccia è influenzata da regioni più primitive del cervello e da altre parti del corpo. Horvath ha recentemente mostrato come le cellule cerebrali AgRP possono anche influenzare la corteccia attraverso la mediazione del fegato.
“Il messaggio fondamentale qui è che nel cervello c’è una comunicazione molto diffusa attraverso diversi percorsi”, ha concluso Horvath: “Aree primitive come l’ipotalamo influenzano le regioni corticali superiori attraverso un numero innumerevole di comunicazioni, che include i processi cerebrali, ma anche i tessuti periferici. Torniamo al dibattito tra Camillo Golgi e Ramón y Cajal, che condividevano il Premio Nobel nel 1906, ma non erano d’accordo sui principi di come funziona il cervello. I nostri risultati sembrano favorire argomentazioni dimenticate di Camillo Golgi”.
