Mappata una via neurale del tronco encefalico per stimolare il nervo vago e allleviare il dolore.

l dolore fisico è essenziale per la sopravvivenza, poiché permette agli animali di accorgersi di essere feriti o di stare male, di cercare riparo e di curare i propri disturbi. Tuttavia, quando diventa cronico, il dolore può anche essere estremamente angosciante e debilitante.

Sebbene esistano diverse strategie terapeutiche per la gestione del dolore cronico, una emergente che si è dimostrata particolarmente promettente è la stimolazione del nervo vago (VNS). La VNS prevede l’erogazione di lievi impulsi elettrici al nervo che collega il cervello agli organi di tutto il corpo.

Studi precedenti suggeriscono che la terapia basata sulla stimolazione del nervo vago (VNS) può ridurre il dolore associato a diverse patologie, tra cui cefalea cronica, fibromialgia e infiammazione articolare. Tuttavia, i processi neurali attraverso i quali essa allevia il dolore sono ancora poco chiari.

I ricercatori dell’Università di Fudan hanno condotto uno studio volto a comprendere meglio come la stimolazione del nervo vago (VNS) agisca sul dolore, concentrandosi in particolare sui neuroni del tronco encefalico, una struttura a forma di peduncolo alla base del cervello. I loro risultati, pubblicati su Nature Neuroscience , suggeriscono che la terapia basata sulla VNS agisca su una via neurale precedentemente sconosciuta, coinvolta nell’elaborazione del dolore.

“La stimolazione del nervo vago (VNS) è stata utilizzata clinicamente per diverse patologie neurologiche e psichiatriche, e sempre più prove suggeriscono che possa anche contribuire ad alleviare il dolore”, ha dichiarato Hanfei Deng, autore senior dello studio, a Medical Xpress.

“Tuttavia, sappiamo ancora relativamente poco su come la stimolazione di un nervo periferico possa influenzare l’elaborazione del dolore all’interno del cervello. Questo studio è stato ispirato da una semplice domanda: in che modo il nervo vago comunica con i circuiti cerebrali che elaborano il dolore e le emozioni negative?”

“Dato che il nucleo del tratto solitario è il primo bersaglio principale del tronco encefalico per gli input sensoriali vagali e riceve anche segnali correlati al dolore, ci siamo chiesti se potesse fungere da punto di ingresso chiave per la stimolazione del nervo vago (VNS) al fine di modulare il dolore.”

Identificazione dei circuiti del tronco encefalico che modellano l’analgesia correlata alla stimolazione del nervo vago (VNS).

L’obiettivo principale dello studio era identificare specifiche popolazioni di neuroni e vie neurali che svolgono un ruolo negli effetti della stimolazione del nervo vago (VNS) sulla percezione sensoriale e sull’elaborazione emotiva del dolore. Per raggiungere questo scopo, i ricercatori hanno condotto una serie di esperimenti su topi adulti.

Inizialmente, il team ha esaminato il ruolo di diversi gruppi di neuroni in una parte del tronco encefalico nota come nucleo caudale del tratto solitario (cNTS). Ciò ha permesso loro di identificare un insieme specifico di neuroni che sembravano svolgere un ruolo nelle percezioni e nei comportamenti legati al dolore.

I neuroni identificati presentavano assoni (ovvero lunghe estensioni simili a fibre) che raggiungevano la sostanza grigia periacqueduttale (PAG). La PAG è una piccola regione del mesencefalo a forma di mandorla, nota per il suo ruolo nelle esperienze emotive intense, nella modulazione del dolore e nelle risposte di attacco o fuga.

“Ci siamo quindi concentrati su questi neuroni, attivandoli o inibendoli selettivamente mentre misuravamo i comportamenti correlati al dolore”, ha affermato Deng. “Abbiamo anche registrato la loro attività neurale mentre gli animali erano sottoposti a stimoli dolorosi o ricevevano la stimolazione del nervo vago (VNS). Infine, abbiamo tracciato le connessioni anatomiche che collegano il midollo spinale, il nucleo del tratto solitario, la sostanza grigia periacqueduttale e i circuiti dopaminergici a valle.”

Utilizzando diverse tecniche per attivare neuroni specifici, tracciarne le connessioni e registrare l’attività neurale, Deng e i suoi colleghi sono stati in grado di identificare i neuroni che rispondevano più intensamente al dolore. Quando hanno poi sottoposto i topi alla stimolazione del nervo vago (VNS), hanno potuto determinare se questo intervento agiva su questi neuroni e ne modificava l’attività.

“Abbiamo identificato una specifica via neurale nel tronco encefalico, dal nucleo caudale del tratto solitario alla sostanza grigia periacqueduttale, che converte i segnali del dolore in risposte comportamentali ed emotive”, ha affermato Deng.

“L’attivazione di questa via ha prodotto comportamenti simili al dolore, mentre la sua inibizione ha ridotto tali comportamenti. Abbiamo anche scoperto che questa via influenza i segnali dopaminergici nel nucleo accumbens, suggerendo un meccanismo circuitale attraverso il quale la stimolazione del nervo vago (VNS) può influenzare sia la componente sensoriale che quella emotiva del dolore.”

Orientare i futuri interventi per il sollievo dal dolore

I risultati di questo studio offrono nuove e preziose informazioni sui processi neurali attraverso i quali la stimolazione del nervo vago (VNS) allevia il dolore cronico. Altri gruppi di ricerca potrebbero presto trarre ispirazione da questi risultati e cercare di determinare se siano applicabili anche ad altri modelli animali, compresi gli esseri umani.

In futuro, i recenti studi di Deng e dei suoi colleghi potrebbero contribuire a delineare un quadro più chiaro dei circuiti neurali coinvolti nel dolore cronico e di come la stimolazione del nervo vago (VNS) agisca su tali circuiti. Questo potrebbe, a sua volta, aiutare i ricercatori a ideare interventi efficaci basati sulla VNS in grado di ridurre il dolore associato a diverse patologie.

“Se sapremo quali circuiti cerebrali sono più rilevanti, le terapie future potranno essere ottimizzate per colpire con maggiore precisione i processi neurali che contribuiscono al dolore e agli effetti negativi ad esso correlati”, ha aggiunto Deng.

“Il dolore non è solo un’esperienza sensoriale; influenza fortemente anche lo stato emotivo , la motivazione, l’apprendimento e il processo decisionale. In futuro, speriamo di comprendere come la stimolazione del nervo vago influenzi questi processi cerebrali più ampi e se questa conoscenza possa contribuire a guidare strategie di neuromodulazione più precise.”

La stimolazione del nervo vago (VNS) allevia il dolore, tuttavia i meccanismi neurali sottostanti rimangono elusivi. Inoltre, il nucleo caudale del tratto solitario (cNTS) riceve input vagali e somatici, ma come trasforma i segnali di dolore in comportamento e come la VNS modula questo processo rimane poco chiaro. Qui abbiamo identificato una popolazione di neuroni del cNTS che proiettano alla sostanza grigia periacqueduttale (PAG) (cNTS PASSAGGIO ) come nodo critico per la soppressione del dolore e dell’affetto negativo dipendente dalla VNS nei topi.

Attivazione optogenetica del cNTS PASSAGGIO I neuroni hanno riprodotto il comportamento del dolore. Questi neuroni hanno mostrato una codifica specifica della modalità del dolore e segnali predittivi dopo l’apprendimento. L’inibizione dell’input spinale definito cNTS PASSAGGIO I neuroni hanno ridotto la nocicezione meccanica, ma non quella termica. In particolare, la VNS ha attenuato selettivamente il cNTS evocato dal dolore. PASSAGGIO attività mediante il reclutamento dell’inibizione locale e la riduzione attenuata della dopamina indotta dal dolore nel nucleo accumbens attraverso il cNTS PASSAGGIO I nostri risultati identificano una via neurale del tronco encefalico con un ruolo finora sconosciuto nella modulazione del dolore e dell’affettività negativa tramite stimolazione del nervo vago, fornendo spunti per una neuromodulazione mirata nella gestione del dolore.

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