I neuroscienziati affermano di aver trovato una forma completamente nuova di comunicazione neurale

Gli scienziati pensano di aver identificato una forma di comunicazione neurale precedentemente sconosciuta che si auto-si propaga attraverso il tessuto cerebrale e può passare in wireless dai neuroni di una sezione del tessuto cerebrale a un'altra - anche se sono stati recisi chirurgicamente.

La scoperta offre alcune intuizioni radicali sul modo in cui i neuroni potrebbero parlare tra loro, attraverso un processo misterioso non correlato a meccanismi convenzionalmente compresi, come  la trasmissione sinaptica , il trasporto assonale e le connessioni di giunzione a gap .

"Non sappiamo ancora il 'Allora cosa?' parte di questa scoperta del tutto ", dice l'ingegnere neurale e biomedico Dominique Durand della Case Western Reserve University.

"Ma sappiamo che questa sembra essere una forma completamente nuova di comunicazione nel cervello, quindi siamo molto entusiasti di questo."

Prima di questo, gli scienziati sapevano già che c'era molto di più nella comunicazione neurale rispetto alle connessioni sopra menzionate che sono state studiate in dettaglio, come la trasmissione sinaptica.

Ad esempio, i ricercatori sono stati consapevoli per decenni che il cervello mostra onde lente di oscillazioni neurali il cui scopo non comprendiamo, ma che appaiono nella corteccia e nell'ippocampo quando dormiamo, e quindi si ipotizza che svolgano un ruolo nel consolidamento della memoria.

"La rilevanza funzionale di questo ritmo lento e disaccoppiato di input e output è un mistero", spiega il neuroscienziato Clayton Dickinson dell'Università di Alberta, che non è stato coinvolto nella nuova ricerca ma ne ha discusso in un articolo di prospettiva .

"Ma [è] quello che sarà probabilmente risolto da una delucidazione sia del meccanismo cellulare che di quello intercellulare che danno origine a esso in primo luogo."

A tal fine, Durand e il suo team hanno studiato l'attività periodica lenta in vitro, studiando le onde cerebrali in fette di ippocampo estratte da topi decapitati.

Ciò che hanno scoperto è che la lenta attività periodica può generare campi elettrici che a loro volta attivano le cellule vicine, costituendo una forma di comunicazione neurale senza trasmissione chimica sinaptica o giunzioni di gap.

"Abbiamo conosciuto queste onde per molto tempo, ma nessuno conosce la loro esatta funzione e nessuno ha creduto di poter propagarsi spontaneamente", dice Durand .

"Ho studiato l'ippocampo, a sua volta solo una piccola parte del cervello, per 40 anni e continua a sorprendermi."

Questa attività neurale può essere modulata - rafforzata o bloccata - applicando campi elettrici deboli e potrebbe essere una forma analogica di un altro metodo di comunicazione cellulare, chiamato accoppiamento epatetico .

La scoperta più radicale del team è stata che questi campi elettrici possono attivare i neuroni attraverso una completa lacuna nel tessuto cerebrale separato, quando i due pezzi rimangono in stretta vicinanza fisica.

"Per garantire che la fetta sia stata completamente tagliata, i due pezzi di tessuto sono stati separati e poi ricongiunti mentre si osservava una chiara distanza sotto il microscopio operatorio", spiegano gli autori nel loro articolo .

"La lenta attività periodica dell'ippocampo potrebbe effettivamente generare un evento dall'altra parte di un taglio completo attraverso l'intera fetta."

Se pensi che suoni pazzesco, non sei il solo. Il comitato di revisione del Journal of Physiology - in cui è stata pubblicata la ricerca - ha insistito che gli esperimenti fossero completati nuovamente prima di concordare di stampare lo studio.

Durand et al. rispettosamente obbediente, ma sembra una buona comprensione della prudenza, tutto sommato, data la stranezza senza precedenti dell'osservazione che stanno segnalando.

"È stato un momento sbalorditivo" stupefacente dice Durand , "per noi e per ogni scienziato di cui abbiamo parlato fino ad ora".

"Ma ogni esperimento che abbiamo fatto fin da testarlo lo ha confermato finora".

Ci vorrà molta più ricerca per capire se questa bizzarra forma di comunicazione neurale sta avvenendo nel cervello umano - per non parlare della decifrazione di quale esatta funzione svolge - ma per ora, abbiamo una nuova scienza che è scioccante in tutti i tipi di modi, come Dickson abilmente osserva.

"Mentre resta da vedere se i [risultati] sono rilevanti per i ritmi lenti spontanei che si verificano in entrambi i tessuti corticali e ippocampali in situ durante il sonno e gli stati del sonno", scrive Dickson , , "dovrebbero probabilmente (e letteralmente) elettrificare il campo."

The findings are reported in The Journal of Physiology.

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