Ai “neuroni GPS” il Nobel 2014 per la medicina e la fisiologia

May-Britt Moser

Il Nobel per la medicina 2014 è stato attribuito per metà a John O’ Keefe, dell’University College of London, e per l’altra metà diviso da May-Britt Moser ed Edvard Moser, del Kavli Institute for Systems Neuroscience di Trondheim, in Norvegia, “per le loro scoperte sulle cellule che costituiscono un sistema avanzato di posizionamento nel cervello”. I Moser sono la quinta coppia di coniugi insigniti con il Nobel.

Il premio, che consiste in 8 milioni di corone svedesi, pari a circa 880.000 euro, è stato annunciato stamattina a Stoccolma nella sede del Karolinska Institutet da Göran K. Hansson, segretario del comitato responsabile dell’assegnazione.

John O' Keefe

 

 

 

Ai pionieristici studi di John O’Keefe si deve la scoperta di una memoria spaziale in cui è coinvolto l’ippocampo. In una serie di esperimenti effettuati nei primi anni settanta sui ratti lasciati liberi di esplorare un ambiente chiuso (una scatola), O’Keefe scoprì il particolare schema di attivazione di una popolazione di cellule ippocampali, poi denominate cellule di luogo (space cell). Ciascuna di esse si attivava in misura massima quando il ratto occupava un preciso punto dello spazio disponibile della scatola. Gli esperimenti di O’Keefe dimostrarono che le cellule di luogo non registravano semplicemente gli input visivi, ma realizzavano una mappa cerebrale dell’ambiente in cui l’animale si muoveva. Il ricercatore concluse che l’ippocampo genera diverse mappe dei luoghi visitati dalla cavia: ciascuna mappa è memorizzata da una specifica attivazione collettiva di cellule di luogo. In seguito l’esistenza di cellule di luogo fu rilevata anche nel cervello di altre specie e in particolare dell’essere umano: per questo motivo O’Keefe formulò l’ipotesi che le cellule di luogo facessero parte di un sistema deputato a organizzare nello spazio le esperienze vissute da un soggetto. Ma la descrizione del sistema di mappatura dell’ambiente sfruttato dal cervello non era ancora completa. Mancava il contributo della corteccia entorinale mediale, che è la sede delle cellule griglia, scoperte alcuni decenni dopo grazie agli studi di Edvard Moser, May-Britt Moser e colleghi della Norwegian University of Science and Technology. Le cellule griglia producono una sorta di sistema di riferimento nello spazio: ciascuna si attiva quando l’animale è in uno dei punti che formano nello spazio bidimensionale un reticolo a celle esagonali, perfettamente geometrico. Grazie a questo sistema di riferimento, una sorta di posizionamento globale GPS naturale, collegato ad altre cellule della corteccia entorinale, l’animale è in grado di orientarsi nell’ambiente e mantenere una direzione di movimento. Ricerche molto recenti, effettuate con tecniche di imaging cerebrale, e studi su soggetti che hanno subito interventi di neurochirurgia hanno confermato l’esistenza dei neuroni griglia anche nell’uomo. Nelle gravi patologie neurodegenerative, come l’Alzheimer, le funzioni della corteccia entorinale e l’ippocampo risultano danneggiate fin dagli stati precoci con evidenti ripercussioni nel riconoscere ambienti o nel ricordare luoghi.

Le ricerche dei tre premi Nobel hanno chiarito alcuni meccanismi fondamentali che permettono di orientarsi nello spazio in connessione con altre capacità cognitive fondamentali, come memoria, pensiero e pianificazione delle azioni.

Ai pionieristici studi di John O’Keefe si deve la scoperta di una memoria spaziale in cui è coinvolto l’ippocampo. In una serie di esperimenti effettuati nei primi anni settanta sui ratti lasciati liberi di esplorare un ambiente chiuso (una scatola), O’Keefe scoprì il particolare schema di attivazione di una popolazione di cellule ippocampali, poi denominate cellule di luogo (space cell). Ciascuna di esse si attivava in misura massima quando il ratto occupava un preciso punto dello spazio disponibile della scatola.

Gli esperimenti di O’Keefe dimostrarono che le cellule di luogo non registravano semplicemente gli input visivi, ma realizzavano una mappa cerebrale dell’ambiente in cui l’animale si muoveva. Il ricercatore concluse che l’ippocampo genera diverse mappe dei luoghi visitati dalla cavia: ciascuna mappa è memorizzata da una specifica attivazione collettiva di cellule di luogo.

In seguito l’esistenza di cellule di luogo fu rilevata anche nel cervello di altre specie e in particolare dell’essere umano: per questo motivo O’Keefe formulò l’ipotesi che le cellule di luogo facessero parte di un sistema deputato a organizzare nello spazio le esperienze vissute da un soggetto

Ma la descrizione del sistema di mappatura dell’ambiente sfruttato dal cervello non era ancora completa. Mancava il contributo della corteccia entorinale mediale, che è la sede delle cellule griglia, scoperte alcuni decenni dopo grazie agli studi di Edvard Moser, May-Britt Moser e colleghi della Norwegian University of Science and Technology.

Le cellule griglia producono una sorta di sistema di riferimento nello spazio: ciascuna si attiva quando l’animale è in uno dei punti che formano nello spazio bidimensionale un reticolo a celle esagonali, perfettamente geometrico. Grazie a questo sistema di riferimento, una sorta di posizionamento globale GPS naturale, collegato ad altre cellule della corteccia entorinale, l’animale è in grado di orientarsi nell’ambiente e mantenere una direzione di movimento.

Ricerche molto recenti, effettuate con tecniche di imaging cerebrale, e studi su soggetti che hanno subito interventi di neurochirurgia hanno confermato l’esistenza dei neuroni griglia anche nell’uomo. Nelle gravi patologie neurodegenerative, come l’Alzheimer, le funzioni della corteccia entorinale e l’ippocampo risultano danneggiate fin dagli stati precoci con evidenti ripercussioni nel riconoscere ambienti o nel ricordare luoghi.

La redazione di FIV Italia Blog ha tratto per voi da Scientific American

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