Luca Bonfanti
Neuroscience Institute Cavalieri Ottolenghi
University of Turin
Plasticità neuronale
Come l’attività fisica
può scolpire il nostro cervello
L’oggetto biologico
più complesso dell’universo conosciuto
Complessità architetturale del sistema nervoso
Pelle, sangue, osso
Numero di elementi:
• 10-100 miliardi di neuroni
• più di 100 miliardi di cellule gliali
• un neurone riceve 5.000-150.000 sinapsi
Organizzazione non modulare:
• intreccio di prolungamenti
• sinapsi diverse secondo la posizione
• più di 40 neurotrasmettitori
• diversi tipi di neuroni
Complessità architetturale del sistema nervoso
Numero di elementi:
• 10-100 miliardi di neuroni
• più di 100 miliardi di cellule gliali
• un neurone riceve 5.000-150.000 sinapsi
Organizzazione non modulare:
• intreccio di prolungamenti
• sinapsi diverse secondo la posizione
• più di 40 neurotrasmettitori
• diversi tipi di neuroni
Come studiare il cervello?
Attività
Struttura cellulare
Imaging
Noi facciamo questo
Struttura cellulare
A
m
b
i
e
n
t
e
?
L’attività fisica stimola la plasticità sinaptica
Tempo 0
Tempo 0
1 ora dopo
5 ore dopo
Nuove sinapsi si possono formare e altre scomparire.
Modificando così i circuiti preesistenti.
Il cervello dei
gemelli monovulari
è uguale alla nascita
…ma diventa
sempre più diverso
con il passare degli anni.
Spine dendritiche
Plasticità sinaptica
A
m
b
i
e
n
t
e
età
Cresce
Invecchia
Si modifica
Modificazioni strutturali di elementi pre-esistenti
Cellule appena nate in un cervello adulto…
…pronte a trasformarsi in nuovi NEURONI
…ma sui libri di scuola
c’è scritto che i neuroni del cervello
non si rigenerano ?!
Fino a vent’anni fa, erano tutti d’accordo nel dire:
Il cervello è statico.
I neuroni non possono essere sostituiti o aggiunti.
…lo avevano detto 2 premi Nobel
Ramon Y Cajal
Camillo Golgi
Nel 1993 si è scoperto che in tutti i mammiferi (uomo compreso)
esistono 2 zone neurogeniche adulte
nell’ippocampo
vicino ai ventricoli
Ippocampo
Ventricolo
Bonfanti et al., Neuroscience, 1992
Bordeaux, 1992
Ventricolo
Progenie di cellule staminali neurali
marcate con PSA-NCAM
L'esperto è una persona che ha fatto in un campo molto ristretto
tutti i possibili errori.
Niels Bohr
La nicchia staminale cerebrale
Un ASTROCITA.
E’ lui la staminale
Una MITOSI,
Cioè una cellula
in divisione
Un NEUROBLASTO,
Cioè un giovane neurone
Foto: Giovanna Ponti
1 cellula staminale
16 neuroni, in 4 giorni
Circa 10000 al giorno (nel cervello del topo)
a
Mettiamo i topi in gabbie con diversi “ambienti”
Ambiente normale (senza stimoli)
b
Ruota per attività fisica
c
Ambiente arricchito
Nel caso qualcuno non abbia capito…
Che noia..
Ecco cosa succede nell’ippocampo
Topo
normale
Topo
corridore
La neurogenesi è aumentata nell’ippocampo dei topi corridori
Attività fisica e ambiente arricchito aumentano la neurogenesi
Anche l’apprendimento stimola la neurogenesi
Lo sforzo fatto per apprendere
è un altro stimolo alla plasticità.
E così via… (non abbiamo abbastanza tempo per raccontare tutto)
Attività motoria
Attività intellettuale
Stress
Neurogenesi adulta
Progenitori locali, parenchimali
NG2
Map5 BrdU (15days)
Map5Olig2
NG2BrdU
Map5Sox2
Newly generated cerebellar interneurons
BrdUDCX
Doublecortin (DCX)
Pax2DCX
BrdU+
(2 months post-injection)
Pax2: trascription factor
(Marker for cerebellar interneuron precursors of neuroepitheliale origin
Ponti et al., 2008, PLoS ONE
Newly generated striatal neurons
DCXKi67
Luzzati et al., 2006, J Neurosci
NEURONI IMMATURI
(non neogenerati)
Neuroni corticali
dello strato II
Topo
Coniglio
Cellule immature
Non neogenerate
Gatto
Bonfanti and Nacher 2012 Prog. Neurobiol.
SISTEMI di CELLULE DCX+ NEL CERVELLO DELLA PECORA
Corteccia
Corpo calloso
Stream anteriore del corpo calloso (sACC)
Neuroni dello strato II corticale (CLIIN)
Formazione capsulare (FC)
Capsula esterna
Ratto
Ratto
Topo
Ratto (36 mesi)
La strada è ancora lunga
Neuroscience Institute Cavalieri Ottolenghi
Al NICO lavorano 8 gruppi di ricerca dell’Università di Torino
L’attività di ricerca dell’istituto è dedicata a indagare
la struttura e la funzione normale del sistema nervoso,
i processi patologici e degenerativi e i meccanismi di riparazione.
