Come recuperare le reti neuronali la sua funzione dopo una perdita di neuroni?

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02/02/2020

Ricezione

Un team di ricerca interdisciplinare guidato da UB Experts ha sviluppato un nuovo strumento sperimentale che consente di produrre danni in un’area specifica di una rete neuronale in vitro Di pochi millimetri e registra gli effetti che ha su tutta la rete. L’obiettivo di questo esperimento è capire i meccanismi di risposta che vengono prodotti nei circuiti neuronali del cervello e che evitano una propagazione generale del danno, mentre ritieni la funzionalità dei circuiti interessati. Una delle conclusioni principali della ricerca è che la rete attiva rapidamente i meccanismi di autoregolamentazione che rafforza le connessioni esistenti e ripristino l’operabilità del circuito.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Eneuro e guidata da Jordi Soriano, Ricercatore presso l’Institute of Complex Systems of the UB (UBICS), fa parte di una collaborazione interdisciplinare tra l’UBICS, dell’Istituto di Neuroscienze dell’UB (Ubneuro), dell’Istituto di Scienze fotoniche e dell’Università di Rovira I Virgili.

Come spiega Soriano, l’esperimento mostra la grande capacità delle reti neuronali a “autoregolamento e rimodonare in risposta a cambiamenti improvvisi o gravi alterazioni”. È anche un buon esempio di “l’importanza della modellazione di reti neuronali come sistemi complessi, in cui il set è molto più ricco della somma delle parti”, aggiunge.

il cervello e in generale il Le reti neuronali biologiche hanno meccanismi di risposta contro la perdita di neuroni a causa di danni o malattie. Negli incidenti vascolari cerebrali, ad esempio, la perdita di irrigazione del sangue provoca la morte di un gruppo focalizzato di neuroni e un’alterazione della funzione dei circuiti neuronali danneggiati. A sua volta, questo altera la funzione dei circuiti vicini, e può potenzialmente essere avviata una valanga di deterioramento.

Comprendere come questi meccanismi stanno agendo a livello di rete è molto complicato, sia per le dimensioni del Cervello e per la intrinseca difficoltà di seguire in dettaglio l’evoluzione di un gran numero di neuroni prima e dopo il danno. Questa difficoltà può essere superata progettando modelli in vitro come proporre i ricercatori.

L’esperimento ha conserito nella registrazione dell’attività dell’intera rete neuronale per stabilire ciò che è la sua funzionalità caratteristica. Poi, con un laser ad alta potenza, un gruppo di neuroni è stato rimosso con precisione e, allora la rete è stata registrata in dettaglio per seguire il suo sviluppo nel tempo.
I ricercatori hanno osservato che il gruppo neurone più vicino alla zona interessata perde Attività immediatamente, ma che si sta gradualmente recuperando grazie all’azione dell’intera rete. “Sorprendentemente, in appena quindici minuti, questo gruppo raggiunge i livelli di attività simili a coloro che hanno avuto prima del danno, nonostante avessero perso irreversibilmente un numero significativo di impulsi dall’area interessata”, spiega Soriano. “Come in quindici minuti non c’è tempo per stabilire nuove connessioni – il ricercatore – concludiamo che la rete agisce rafforzando le connessioni esistenti, reclutando il flusso di stimoli neuronali nei confronti dei vicini immediati dell’area interessata, evitando il suo deterioramento e, quindi, evitando il suo deterioramento e, quindi, Un collasso progressivo della rete a forma di valanga “.

Lo studio, inoltre, corrobora l’importanza dei modelli in vitro come uno strumento complementare per comprendere la complessità del cervello e delle sue alterazioni. In questo contesto, questa ricerca è integrata nel progetto europeo del Meso-Brain, in cui partecipa anche Jordi Soriano. L’obiettivo di questo progetto è quello di progettare colture neuronali del modello che replicano la struttura e la dinamica delle regioni cerebrali, al fine di controllare l’azione di droghe o terapie genetiche per il trattamento delle malattie neurodegenerative.
Riferimento dell’articolo: S. Teller, E. E. ESTTEVEZ-PRIEGO, C. Granell, D. Tornero, J. ANDILLA, O. E. OLARTE, P. Eartie-Álvarez, A. Arenas e J. Soriano. “Recupero funzionale spontaneo dopo danni focali nelle culture neuronali”. ENEURO, FEBBRAIO 2020. DOI: https://doi.org/10.1523/ENEURO.0254-19.2019

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