IIT, scoperta a Genova l'alterazione di un meccanismo cerebrale che può spiegare ansia, depressione e Adhd

GENOVA - L'unità di ricerca Neuromodulation of Cortical and Subcortical Circuits, coordinata da Raffaella Tonini, dell'Istituto Italiano di Tecnologia, ha identificato un meccanismo di autoregolazione coinvolto nella capacità del cervello di scegliere e innescare le risposte comportamentali più appropriate in base al contesto. I risultati, pubblicati su Cell Reports, aprono nuove prospettive per lo studio di condizioni come ansia, depressione e ADHD, caratterizzate da un’incapacità di calibrare adeguatamente le risposte comportamentali rispetto agli stimoli ricevuti. Le future ricerche del gruppo IIT si concentreranno proprio sull’analisi di questo meccanismo in tali condizioni, con l’obiettivo di individuare strategie terapeutiche più mirate.

Il cervello non tratta tutte le situazioni allo stesso modo. Per comportarsi in modo adattivo, e quindi interagire con successo con l’ambiente, deve continuamente distinguere tra contesti diversi, riconoscendo che lo stesso stimolo può essere rilevante in una situazione e irrilevante in un'altra, minaccioso o innocuo, degno di risposta oppure no.

Al centro della scoperta c'è il locus coeruleus, una piccola area del tronco encefalico responsabile della produzione di noradrenalina, un neuromodulatore che regola l'arousal, cioè il livello generale di attivazione e vigilanza del cervello, e svolge un ruolo chiave nell'attenzione e nella selezione delle risposte comportamentali appropriate al contesto. Il locus coeruleuscomunica con la corteccia prefrontale, la regione anteriore del cervello coinvolta nelle decisioni e nel controllo cognitivo, attraverso la noradrenalina. Sebbene questa connessione sia studiata da decenni, il modo in cui la corteccia prefrontale influenzi a sua volta l'attività del locus coeruleus era rimasto finora poco chiaro.

Attraverso tecniche di laboratorio all'avanguardia su modelli preclinici, i ricercatori e le ricercatrici IIT hanno dimostrato che la corteccia prefrontale non è solo un destinatario dei segnali del locus coeruleus, ma ne influenza direttamente l'attività, innescando a sua volta il rilascio di noradrenalina. Si tratta di quello che nelle neuroscienze viene chiamato “circuito di feedback bidirezionale”, in cui le due regioni interagiscono in entrambe le direzioni. La corteccia prefrontale regola l'attività del locus coeruleus, che a sua volta invia segnali alla corteccia prefrontale, in un continuo scambio di comunicazione reciproca.

I ricercatori e le ricercatrici IIT hanno inoltre dimostrato che questo circuito è dotato di un sistema di autoregolazione integrato. In risposta a una prolungata attivazione della corteccia prefrontale, i neuroni del locus coeruleus producono localmente endocannabinoidi, mediatori della comunicazione neuronale che attenuano l’influenza della corteccia prefrontale sul locus coeruleus stesso, limitando così il rilascio corticale di noradrenalina. In condizioni fisiologiche, il risultato è un sistema capace di calibrarsi dinamicamente, mantenendo le reazioni proporzionate al contesto.

Lo studio dimostra come gli endocannabinoidi coinvolti nel circuito prefrontale-noradrenergico agiscano da regolatori di precisione della distinzione del contesto, in modo che lo stesso segnale possa innescare risposte diverse a seconda della situazione. Disattivando selettivamente in modelli preclinici questo meccanismo, infatti, la capacità di rispondere agli stimoli resta intatta, ma viene persa la capacità di discernere tra contesti diversi: il comportamento è presente, ma privo di quella precisione che lo rende adattivo.

I risultati dello studio suggeriscono quanto sia cruciale preservare la regolazione fisiologica degli endocannabinoidi all’interno del circuito prefrontale-noradrenergico. Nei processi di modulazione cerebrale, infatti, non conta soltanto la quantità delle molecole coinvolte, ma anche il momento e la specifica area cerebrale in cui vengono rilasciate. Alterare artificialmente questo equilibrio, ad esempio attraverso l’assunzione di sostanze contenenti cannabinoidi, come la cannabis, potrebbe interferire con i delicati meccanismi di regolazione che consentono al cervello di calibrare le risposte comportamentali in base al contesto.

"Questi risultati aprono una nuova prospettiva per i disturbi legati alla noradrenalina – afferma Raffaella Tonini, Responsabile dell'unità di ricerca Neuromodulation of Cortical and Subcortical Circuits dell'IIT – Alcune particolari condizioni cognitive sono caratterizzate da un'alterazione nella dinamica del circuito prefrontale-noradrenergico che compromette non solo la capacità di discriminare tra contesti, ma anche quella di orientare in modo flessibile l'attenzione verso obiettivi rilevanti e di modulare le risposte comportamentali di conseguenza. Il prossimo passo sarà proprio lo studio di questo meccanismo in modelli preclinici di condizioni neuropsichiatriche come ansia, depressione e ADHD per individuare future prospettive terapeutiche più mirate."

Lo studio è stato reso possibile anche grazie all’utilizzo di neurotecnologie avanzate, come le sonde SiNAPS sviluppate dall’unità di ricerca Microtechnology for Neuroelectronics dell’IIT e oggi rese accessibili alla comunità scientifica attraverso le attività di Corticale Srl.

 “Questi risultati sono un’ulteriore dimostrazione dell’importanza di sviluppare una stretta integrazione tra ricerca neuroscientifica e innovazione tecnologica, al fine di migliorare la comprensione dei meccanismi alla base del funzionamento del sistema nervoso e aprire nuove prospettive per lo studio e il trattamento delle sue patologie. Tra queste rientrano, come evidenziato in questo lavoro, disturbi mentali quali ansia, depressione e ADHD, il cui impatto sulla nostra società è in costante crescita e comporta importanti ricadute sulla qualità della vita e sulla produttività di molte persone” commenta Luca Berdondini, Responsabile dell’unità di ricerca Microtechnology for Neuroelectronics dell’IIT.

Lo studio è stato condotto in collaborazione con l'Università di Pisa e la University of Maryland.

Nella foto: Luca Berdondini e Raffaella Tonini.

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