UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA
CONFERIMENTO DELLA LAUREA SPECIALISTICA HONORIS CAUSA
IN NEUROBIOLOGIA
A GORDON SHEPHERD
Pavia, Aula Magna – 2 ottobre 2006
LAUDATIO
di Vanni Taglietti
Magnifico Rettore, Presidi di Facoltà, cari colleghi, gentile pubblico.
La figura di Gordon Shepherd occupa una posizione di assoluto rilievo nel
campo delle Neuroscienze per due ragioni. La prima è il suo fondamentale
contributo al chiarimento dei meccanismi cellulari e molecolari che stanno alla
base del senso dell’olfatto. Il secondo motivo di gratitudine nei suoi confronti è
dovuto ai numerosi e bellissimi libri che egli ha scritto, i quali hanno formato
un’intera generazione di studiosi e ricercatori nel campo della Neurobiologia.
Sebbene il senso dell’olfatto sia ritenuto, soprattutto per la specie umana, una
modalità sensoriale ancestrale e per così dire secondaria rispetto alla vista,
all’udito o al tatto, nelle mani di Shepherd è diventato uno dei modelli
sperimentali più utili per il progresso scientifico nel campo delle Neuroscienze nel
senso più generale. E’ bastato infatti che egli intervenisse nella tematica,
applicando le tecniche più moderne e le idee più avanzate che gli sono proprie, per
rendere evidente che i problemi connessi alla rilevazione ed alla percezione degli
odori toccano, uno dopo l’altro, tutti i misteri del cervello e della mente.
All’Università di Yale, agli inizi degli anni ’80, il laboratorio di Shepherd fu il
primo a registrare le risposte elettriche agli stimoli odorosi dei neuroni sensoriali
dei Vertebrati, utilizzando preparati ottenuti dalla salamandra e dalla tartaruga.
Poi fu tra i primi a scoprire che il meccanismo di traduzione dell’informazione
chimica contenuta negli stimoli odorosi in scariche di impulsi nervosi consiste una
cascata di eventi intracellulari che aumentano il livello di AMPc, il quale apre,
nella membrana plasmatica dei neuroni sensoriali, dei canali ionici sensibili ai
nucleotidi ciclici.
Da allora il suo laboratorio è sempre stato in prima linea nel progresso delle
conoscenze sul sistema olfattivo. Questi studi hanno rivelato un’incredibile
complessità. Per fare un esempio, nell’epitelio olfattivo esistono milioni di neuroni
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sensoriali, ognuno dei quali però esprime un solo tipo di recettore a 7 segmenti
transmembranari, scegliendolo all’interno di una vastissima gamma di possibilità.
Il repertorio di queste proteine recettrici a 7 segmenti transmembranari è
dell’ordine del migliaio, perchè il genoma mette a disposizione per la rilevazione
delle molecole odorose la più grande famiglia di geni che sia dedicata ad uno
stesso scopo funzionale: appunto un migliaio di geni diversi. E forse non c’è da
sorprendersi, visto che i diversi tipi di molecole odorose che possono stimolare la
mucosa nasale sono diverse migliaia; tuttavia, tramite il sistema olfattivo, il
cervello riesce a distinguerle l’una dall’altra molto meglio del più sofisticato e
costoso gas-cromatografo oggi in commercio.
Ma la grande passione di Shepherd sono i collegamenti tra neuroni e le
connessioni sinaptiche, come dimostra anche la pubblicazione, avvenuta alla fine
degli anni ‘80, del suo primo libro di grande successo, intitolato “The synaptic
organization of the brain”. Il tema delle connessioni sinaptiche tra i neuroni del
bulbo olfattorio (cellule mitrali, cellule a pennacchio e cellule granulari), è stato
un’occasione per applicare non solo tecniche elettrofisiologiche utilizzando
microelettrodi di vetro infissi nelle cellule mitrali, ma anche tecniche
morfologiche, dalla reazione nera di Golgi alla microscopia elettronica,
dall’immuno-fluorescenza al Ca-imaging ed altre. Shepherd fu uno dei primi a
riconoscere l’esistenza delle sinapsi reciproche (un concetto ritenuto eretico
quando il principio dell’unidirezionalità della trasmissione sinaptica era ritenuto
un dogma) tra cellule mitrali e cellule granulari ed a comprendere l’importanza
funzionale di queste sinapsi reciproche nel trattamento dell’informazione olfattiva,
che per complessità richiama il più noto trattamento dell’informazione visiva che
avviene nella retina.
Successivamente, nel tentativo di decifrare il codice con cui il cervello
trasforma l’informazione olfattiva in percezioni odorose, ha applicato la fNMR ed
altre tecniche di rivelazione dell’attività cellulare allo strato dei glomeruli del
bulbo olfattorio durante la stimolazione chimica della mucosa nasale, ottenendo
delle elegantissime mappe di attivazione dei glomeruli (vere e proprie “immagini
odorose”) che certamente ci proietterà tra breve. Si ritiene che la capacità della
corteccia cerebrale di riconoscere tanti odori diversi dipenda dalla possibilità di
discriminare l’una dall’altra queste “immagini odorose”, formate dall’attivazione
simultanea del mosaico dei glomeruli nel bulbo olfattivo, in modo analogo a
quello con cui la corteccia cerebrale riconosce le facce di tante persone diverse
discriminando l’una dall’altra altrettanti quadri di attivazione retinica.
Un altro punto da non sottovalutare per cui Shepherd ha contribuito allo
sviluppo delle Neuroscienze sta nell’avere applicato al sistema olfattivo sofisticate
tecniche di simulazione matematica, comprendenti modelli delle molecole
recettrici (analizzati secondo i principi della Dinamica Molecolare), modelli di
neuroni (spine, dendriti, assoni) e modelli di circuiti neuronali.
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All’Università di Yale, Shepherd ha anche lanciato “The SenseLab Project”,
con lo scopo di utilizzare Internet per dar forma ad un database planetario e
multidisciplinare sui neuroni come sistemi complessi. Lo scopo ultimo di questa
iniziativa è lo stesso che lo ha guidato in tutta la sua attività scientifica, durante la
quale ha sempre utilizzato il senso dell’olfatto quale sistema modello: partendo
dalla conoscenza delle molecole che formano il neurone e ne governano il
funzionamento, note le regole di interconnessione tra neuroni nei diversi circuiti
nervosi, giungere alla formulazione di modelli computazionali che possano far
luce sul modo di funzionare della corteccia cerebrale, quindi della mente.
Ma, come abbiamo detto all’inizio, dobbiamo anche essere grati a Gordon
Shepherd per i suoi libri. Il già citato “The Synaptic Organization of the Brain” è
giunto alla quarta edizione; “Neurobiology” alla terza. Personalmente devo dire
che “Neurobiology” è forse il libro scientifico che mi è più caro: scritto con
chiarezza esemplare, spazia con impressionante lucidità su un orizzonte
amplissimo, che va dai meccanismi di base alle più alte espressioni funzionali del
sistema nervoso, ricchissimo di spunti comparativi sull’intera scala dei viventi:
una vera gemma editoriale. Shepherd ha anche pubblicato un altro libro, intitolato
“Foundations of the Neuron Doctrine” (1991), nel quale l’enormità del suo sapere
si spinge ad analizzare le radici storiche delle Neuroscienze. Molte belle pagine di
questo libro sono naturalmente dedicate, prima dell’avvento di Sherrington, a
Camillo Golgi ed alla storica controversia con Ramon y Cajal. Per questo suo
forte interesse per la storia della scienza e per la sua particolare competenza
sull’opera di Golgi, la sua casa editrice (la Oxford University Press) l’ha
incaricato nel 1999 di comporre la prefazione ad un altro bellissimo libro di storia
della scienza, scritto da un pavese ben noto: il nostro Paolo Mazzarello, su Golgi e
sulla reazione nera. Anche questa prefazione è un pezzo di bravura in cui la
capacità di scrivere bene un testo scientifico diventa una forma d’arte.
Per tutti questi motivi considero un grande onore per tutto il corpo docente
dell’Università di Pavia che Gordon Shepherd venga insignito della laurea
“honoris causa” in Neurobiologia. Questo momento è particolarmente
significativo, anche perché conferisce ulteriore risalto alla laurea specialistica in
Neurobiologia, recentemente istituita qui a Pavia con notevole soddisfazione sia
da parte degli studenti che dei docenti.
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