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Identificazione del circuito cerebrale responsabile dell’attivazione locomotoria e del comportamento di evitamento

I neuroni CRH nella regione IPACL producono una proteina fluorescente rossa che consente la visualizzazione. Se i neuroni CRH sono collegati alla substantia nigra nel mesencefalo, l'etichettatura retrograda li colora inoltre di verde. Attestazione: Simon Chang

I neuroni CRH nella regione IPACL producono una proteina fluorescente rossa che consente la visualizzazione. Se i neuroni CRH sono collegati alla substantia nigra nel mesencefalo, l’etichettatura retrograda li colora inoltre di verde. Attestazione: Simon Chang

In una regione del cervello in gran parte trascurata, gli scienziati hanno identificato i neuroni che producono l’ormone dello stress CRH (ormone di rilascio della corticotropina). Hanno dimostrato che il CRH prodotto in questa regione svolge un ruolo nell’eccitazione comportamentale, nell’attivazione locomotoria e nel comportamento di evitamento. I risultati potrebbero essere importanti per la comprensione delle malattie psichiatriche.

Jan Deussing, leader del gruppo di ricerca presso il Max Planck Institute of Psychiatry (MPI), e il suo team hanno identificato una regione nel cervello dei in cui producono l’ormone dello stress CRH. Questa cosiddetta regione IPACL (nucleo interstiziale laterale dell’arto posteriore della commessura anteriore) è stata finora ampiamente ignorata dagli scienziati. Fa parte dell’amigdala estesa, una regione del cervello centrale per comportamenti come la paura.

Il ruolo del CRH originato da questa parte del cervello era precedentemente sconosciuto. Al contrario, è noto che il CRH originato dalla regione cerebrale dell’ipotalamo è un componente dell’asse dello stress, che porta al rilascio dell’ormone dello stress cortisolo. “Volevamo sapere perché i neuroni IPACL producono CRH. Abbiamo usato i topi come sistema modello perché le regioni del cervello sono simili a quelle degli esseri umani. Abbiamo modificato geneticamente i topi che ci hanno permesso di stimolare in modo specifico i neuroni IPACL”, spiega Deussing.

Il CRH innesca l’

In una regione del cervello in gran parte trascurata, gli scienziati hanno identificato i neuroni che producono l’ormone dello stress CRH (ormone di rilascio della corticotropina). Hanno dimostrato che il CRH prodotto in questa regione svolge un ruolo nell’eccitazione comportamentale, nell’attivazione locomotoria e nel comportamento di evitamento. I risultati potrebbero essere importanti per la comprensione delle malattie psichiatriche.

Jan Deussing, leader del gruppo di ricerca presso il Max Planck Institute of Psychiatry (MPI), e il suo team hanno identificato una regione nel cervello dei topi in cui i neuroni producono l’ormone dello stress CRH. Questa cosiddetta regione IPACL (nucleo interstiziale laterale dell’arto posteriore della commessura anteriore) è stata finora ampiamente ignorata dagli scienziati. Fa parte dell’amigdala estesa, una regione del cervello centrale per comportamenti come la paura.

Il ruolo del CRH originato da questa parte del cervello era precedentemente sconosciuto. Al contrario, è noto che il CRH originato dalla regione cerebrale dell’ipotalamo è un componente dell’asse dello stress, che porta al rilascio dell’ormone dello stress cortisolo. “Volevamo sapere perché i neuroni IPACL producono CRH. Abbiamo usato i topi come sistema modello perché le regioni del cervello sono simili a quelle degli esseri umani. Abbiamo modificato geneticamente i topi che ci hanno permesso di stimolare in modo specifico i neuroni IPACL”, spiega Deussing.

Il CRH innesca l’attivazione locomotoria e il comportamento di evitamento

La stimolazione dei neuroni IPACL fa sì che i topi esplorino il loro ambiente in modo più eccessivo. Dopo la stimolazione dei neuroni IPACL, i topi mostrano segni di attivazione comportamentale, come manifestato, tra l’altro, da una maggiore attività locomotoria. Aumenta anche l’ormone dello stress corticosterone. Pertanto, gli scienziati hanno voluto indagare se gli animali percepiscono l’attivazione dei neuroni IPACL come piacevole o spiacevole.

A tal fine, hanno addestrato il seguente scenario con i topi: in una camera di un apparato di prova, hanno stimolato i neuroni IPACL, in un’altra no. Dopo l’allenamento, i topi potevano scegliere liberamente in quale camera stare. Hanno evitato la camera in cui sono stati stimolati i loro neuroni IPACL, indicando che la stimolazione era percepita come scomoda. Questi risultati suggeriscono che la stimolazione dei neuroni IPACL innesca sensazioni simili a quelle sperimentate in una situazione stressante.

 

Nonostante queste indagini, Deussing e il suo team non sapevano ancora se il CRH dei neuroni IPACL fosse responsabile dei cambiamenti comportamentali o se questi cambiamenti fossero innescati dalla stimolazione neuronale. Pertanto, hanno quindi inibito specifici recettori CRH in tutto il corpo degli animali. Dopo tale inibizione, la stimolazione dei neuroni IPACL non ha più innescato un aumento del comportamento esplorativo . “Pertanto, ci è stato chiaro che il CRH della regione IPACL ha causato il comportamento dei topi”, riassume Deussing.

Tre strutture nel cervello coinvolte nel circuito CRH

I terminali dei neuroni IPACL innervano la substantia nigra (SN) all’interno del mesencefalo. Questa regione è importante per il movimento. Ad esempio, il SN è una delle prime regioni a degenerare nella malattia di Parkinson. Il team di Jan Deussing sospettava che il CRH dei neuroni IPACL agisse sulle cellule proprio in questa regione. Hanno quindi modificato geneticamente i loro topi in modo tale che il recettore CRH fosse spento solo nella SN.

Tuttavia, dopo la stimolazione dei neuroni IPACL, questi topi hanno continuato a mostrare un maggiore comportamento esplorativo. Questo ha lasciato perplessa la squadra. “Successivamente, ci siamo concentrati sui neuroni della parte esterna della regione del globo pallido (GPe). Questi neuroni contengono molti recettori CRH e anche le loro terminazioni nervose terminano nel SN. Di solito, il recettore CRH si trova sul corpo dei neuroni e sui loro dendriti, ma nei neuroni GPe si trova sulle terminazioni nervose”, dice Deussing.

Il team ha spento il recettore nei neuroni GPe. Di conseguenza, i roditori non mostravano più un comportamento esplorativo aumentato dopo la stimolazione dei neuroni IPACL. Pertanto, i ricercatori hanno concluso che il CRH nei neuroni IPACL media i suoi effetti attraverso i neuroni GPe. “Siamo stati in grado di rivelare per la prima volta un circuito CRH nelle regioni cerebrali IPACL, SN e GPe che svolge un ruolo nell’attivazione del movimento e nel comportamento di evitamento “, spiega Deussing.

I risultati, recentemente pubblicati su Science Advances , potrebbero essere rilevanti per la comprensione delle malattie psichiatriche. Nei disturbi d’ansia , nel disturbo da stress post-traumatico o nella depressione, le risposte come l’eccitazione e il comportamento di evitamento possono essere compromesse. “È possibile che il circuito CRH che abbiamo scoperto controlli parte di questo comportamento”, afferma Deussing.

e il comportamento di evitamento

La stimolazione dei neuroni IPACL fa sì che i topi esplorino il loro ambiente in modo più eccessivo. Dopo la stimolazione dei neuroni IPACL, i topi mostrano segni di attivazione comportamentale, come manifestato, tra l’altro, da una maggiore attività locomotoria. Aumenta anche l’ormone dello stress corticosterone. Pertanto, gli scienziati hanno voluto indagare se gli animali percepiscono l’attivazione dei neuroni IPACL come piacevole o spiacevole.

A tal fine, hanno addestrato il seguente scenario con i topi: in una camera di un apparato di prova, hanno stimolato i neuroni IPACL, in un’altra no. Dopo l’allenamento, i topi potevano scegliere liberamente in quale camera stare. Hanno evitato la camera in cui sono stati stimolati i loro neuroni IPACL, indicando che la stimolazione era percepita come scomoda. Questi risultati suggeriscono che la stimolazione dei neuroni IPACL innesca sensazioni simili a quelle sperimentate in una situazione stressante.

 

Nonostante queste indagini, Deussing e il suo team non sapevano ancora se il CRH dei neuroni IPACL fosse responsabile dei cambiamenti comportamentali o se questi cambiamenti fossero innescati dalla stimolazione neuronale. Pertanto, hanno quindi inibito specifici recettori CRH in tutto il corpo degli animali. Dopo tale inibizione, la stimolazione dei neuroni IPACL non ha più innescato un aumento del comportamento esplorativo . “Pertanto, ci è stato chiaro che il CRH della regione IPACL ha causato il comportamento dei topi”, riassume Deussing.

Tre strutture nel cervello coinvolte nel circuito CRH

I terminali dei neuroni IPACL innervano la substantia nigra (SN) all’interno del mesencefalo. Questa regione è importante per il movimento. Ad esempio, il SN è una delle prime regioni a degenerare nella malattia di Parkinson. Il team di Jan Deussing sospettava che il CRH dei neuroni IPACL agisse sulle cellule proprio in questa regione. Hanno quindi modificato geneticamente i loro topi in modo tale che il recettore CRH fosse spento solo nella SN.

Tuttavia, dopo la stimolazione dei neuroni IPACL, questi topi hanno continuato a mostrare un maggiore comportamento esplorativo. Questo ha lasciato perplessa la squadra. “Successivamente, ci siamo concentrati sui neuroni della parte esterna della regione del globo pallido (GPe). Questi neuroni contengono molti recettori CRH e anche le loro terminazioni nervose terminano nel SN. Di solito, il recettore CRH si trova sul corpo dei neuroni e sui loro dendriti, ma nei neuroni GPe si trova sulle terminazioni nervose”, dice Deussing.

Il team ha spento il recettore nei neuroni GPe. Di conseguenza, i roditori non mostravano più un comportamento esplorativo aumentato dopo la stimolazione dei neuroni IPACL. Pertanto, i ricercatori hanno concluso che il CRH nei neuroni IPACL media i suoi effetti attraverso i neuroni GPe. “Siamo stati in grado di rivelare per la prima volta un circuito CRH nelle regioni cerebrali IPACL, SN e GPe che svolge un ruolo nell’attivazione del movimento e nel comportamento di evitamento “, spiega Deussing.

I risultati, recentemente pubblicati su Science Advances , potrebbero essere rilevanti per la comprensione delle malattie psichiatriche. Nei disturbi d’ansia , nel disturbo da stress post-traumatico o nella depressione, le risposte come l’eccitazione e il comportamento di evitamento possono essere compromesse. “È possibile che il circuito CRH che abbiamo scoperto controlli parte di questo comportamento”, afferma Deussing.