Per comprendere da dove viene un suono il nostro cervello usa le due orecchie che ricevono i suoni con una leggera differenza temporale. La grande massa di segnali viene elaborata molto rapidamente grazie a connessioni ad alta capacità e ad alta velocità permesse da delle sinapsi giganti.
Le sinapsi sono quei filamenti che partono da ogni neurone in direzione degli altri e, collegandosi, permettono il passaggio dei segnali elettrici, cioè delle comunicazioni.
Per quanto riguarda i suoni, alla base di questo circuito c'è il calice di Held, la più grande sinapsi conosciuta del cervello. I ricercatori dell'École polytechnique fédérale de Lausanne EPFL hanno scoperto il ruolo di una proteina nella crescita di queste sinapsi giganti. E' noto che le sinapsi giganti hanno molte più zone attive di comunicazione rispetto a quelle normali, ma non si sapeva cosa determinasse la dimensione delle sinapsi nei neuroni dei circuiti del sistema nervoso centrale.
La scoperta, pubblicata su Nature Neuroscience, potrà far fare passi in avanti anche a molte patologie neuropsichiatriche.
Normalmente i neuroni hanno, con i neuroni circostanti, migliaia di punti di contatto, le sinapsi. La trasmissione dei segnali, che deve essere molto rapida, avviene normalmente in modo piuttosto casuale.
Non è così, però, per quanto riguarda la parte del cervello che si occupa dell'udito, dove crescono delle maxi-sinapsi che riescono a trasmettere i segnali in modo non casuale, molto più efficiente. Ralf Schneggenburger, che ha diretto lo studio e che è professore all'École polytechnique fédérale de Lausanne EPFL, spiega che è una specie di comunicazione peer-to-peer tra neuroni: le informazioni vengono elaborate in modo estremamente rapido, in poche frazioni di millisecondo, invece che nei 10 millisecondi impiegati dalle normali comunicazioni tra circuiti neuronali.
Per isolare la proteina responsabile dello sviluppo delle sinapsi giganti, i ricercatori hanno identificato, tra più di 20.000 espressioni di geni candidate, un gruppo di proteine della famiglia delle proteine morfogenetiche ossee (BMP), agendo sulle quali sono riusciti a modificare in modo significativo il segnale elettrofisiologico del calice di Held, modificando la morfologia delle sinapsi, la funzionalità e creando uno squilibrio nella crescita terminale del nervo con una perdita di monoinnervazione e con proprietà di trasmissione più immature.
L'impatto di questo studio va ben al di là dell'ambito dell'udito: i risultati portano a ritenere che le BMP abbiano un ruolo importante nello sviluppo della connettività cerebrale. Schneggenburger ed il suo gruppo ora sta studiandone altre parti del cervello per scoprire le eventuali ricadute su diversi disordini neuropsichiatrici come la schizofrenia e l'autismo, che sono caratterizzati da un'eccessivo sviluppo delle connessioni sinaptiche in determinate parti chiave del cervello.
Per saperne di più
BMP signaling specifies the development of a large and fast CNS synapse
