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Alcuni neurobiologi della Ludwig-Maximilians-Universitaet o LMU a Monaco di Baviera  hanno presentato una nuova teoria riguardante l'origine delle cellule della griglia necessarie per l'orientamento spaziale nel cervello di mammifero, che assegna un ruolo vitale alla temporizzazione dei treni di segnali ricevuti dai neuroni chiamati cellule di luogo. Alcune cellule nervose del cervello, conosciute rispettivamente come cellule di luogo e della griglia, svolgono un ruolo fondamentale nella navigazione spaziale dei mammiferi. Le singole cellule del luogo nell'ippocampo rispondono a poche posizioni spaziali. Le cellule della griglia nel complesso entorinale, invece, si accendono per più posizioni nell'ambiente, in modo che gruppi specifici si attivano consecutivamente quando un animale o una persona attraversa gli ambienti. Questi modelli di attivazione danno origine ad una mappa virtuale, costituita da una disposizione esagonale di cellule della griglia che riflette le distanze relative fra particolari punti di riferimento nel mondo reale. Il cervello è quindi in grado di costruire una mappa virtuale che codifica la propria posizione nello spazio. Il premio Nobel per la medicina e la fisiologia del 2015 è andato agli scopritori di questo sistema, che è stato definito come il "GPS del cervello".

Tuttavia, la relazione di sviluppo fra le cellule del luogo e le cellule della griglia, così come il meccanismo di origine delle cellule della griglia e la loro disposizione in reticoli esagonali rimangono ancora poco chiari. Ora il Dott. Christian Leibold e il suo collaboratore Dott. Mauro Miguel Monsalve Mercado, neurobiologi di LMU, hanno proposto una nuova teoria che per la prima volta rappresenta un modello plausibile basato su processi biologici noti. Il modello implica che lo sviluppo delle cellule della griglia e dei loro campi di risposta dipendano dall'ingresso sinaptico delle cellule di luogo. I nuovi risultati sono descritti nella rivista Physical Review Letters.

Cellule A Griglia Del Cervello

 

Gli autori del nuovo documento assegnano un ruolo centrale nel loro modello alle correlazioni nel tempo delle sequenze di risposta neuronale generate da diverse cellule di luogo. I membri di questi gruppi diventano attivi quando l'animale raggiunge determinate posizioni nello spazio e trasmette impulsi nervosi in sequenze temporali coordinate precise che seguono particolari pattern ritmici e codificano quindi distanze spaziali relative. Leibold e Monsalve Mercado hanno usato una regola classica di apprendimento neuronale, nota come regola di Hebb, per analizzare le correlazioni temporali fra gli schemi di attivazione delle cellule e l'organizzazione delle cellule della griglia. La regola di Hebb afferma che l'attivazione ripetuta di due neuroni accoppiati funzionalmente in rapida successione aumenta progressivamente l'efficienza della trasmissione sinaptica fra di loro. Applicando questo concetto di plasticità sinaptica dipendente dall'attività in relazione agli schemi di attivazione temporanei correlati delle cellule di luogo, gli autori possono spiegare la formazione delle disposizioni esagonali delle cellule della griglia osservate nei mammiferi che si muovono liberamente.

"I modelli finora proposti per spiegare lo sviluppo delle cellule della griglia sulla base di input dalle cellule di luogo non erano specifici circa i precisi meccanismi biologici sottostanti. Ora, per la prima volta, abbiamo potuto costruire un modello coerente per l'origine delle cellule della griglia, usando meccanismi biologici noti ", ha spiegato Christian Leibold. Il nuovo modello implica che le cellule della griglia sono generate da un processo di apprendimento neuronale. Questo processo sfrutta la plasticità sinaptica per trasformare la segnalazione coordinata temporale fra le cellule di luogo negli schemi esagonali delle risposte delle cellule della griglia osservate nel complesso entorinale. Il modello, pertanto, prevede che le cellule della griglia dovrebbero prima emergere negli strati profondi della corteccia entorinale.

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