300.000 per una sinapsi

Quando ci riferiamo alla connessione tra neuroni pensiamo che le molecole chimiche si comportino nella sinapsi come in una specie di sala di attesa. Entrano ordinatamente dalla porta principale e si dirigono verso le stanze dove sono attese. In realtà, c’è un traffico pazzesco tra i neuroni simile a quello di una metropoli con decine di milioni di abitanti all’ora di punta.

Alla University of Göttingen Medical Center, Benjamin Wilhelm e il suo team  ha isolato milioni di terminazioni neuronali e li hanno analizzati con la spettrometria di massa, con il microscopio elettronico e con il microscopio a fluorescenza ad alta risoluzione per determinare il numero, la forma e la distribuzione delle 62 differenti proteine che sono alla base del circuito sinaptico. I dati raccolti sono stati utilizzati per generare un modello a tre dimensioni di una “sinapsi media”. Il risultato è stato un affascinante videoclip a livello atomico di 300.000 proteine che partecipano all’intero processo di trasmissione tra soli 2 neuroni. Ricordo che nel cervello ci sono oltre 100.000 di miliardi di sinapsi.

I neuroni sono le unità base del cervello. Relativamente autonome, queste cellule comunicano tra loro attraverso dei piccoli interstizi: la sinapsi. Quando l’impulso elettrico, detto “potenziale d’azione”, giunge alla fine del neurone attiva delle vescicole che contengono neurotrasmettitori, i futuri navigatori dentro la spazio sinaptico. Una volta attivate, le vescicole si fondono con la membrana del terminale pre-sinaptico e liberano i neurotrasmettitori che fluttueranno verso i recettori del neurone adiacente, attivando (o inibendo) un potenziale d’azione. Il 10% delle vescicole verrà poi “riciclato” dal terminale pre-sinaptico per essere riutilizzato come container per i prossimi neurotrasmettitori in attesa di un nuovo input.

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La ricostruzione integrata al computer ci spiazza radicalmente rispetto a come generalmente immaginiamo il processo di trasmissione di informazione da un neurone all’altro. Come potete vedere nel disegno sopra, abitualmente si pensa alla trasmissione tra neuroni in modo quasi minimale (vedi una ricerca illuminante qui). Ci sono 3 componenti: una terminazione dove arriva l’input, una giunzione attraverso cui si liberano i neurotrasmettitori e, infine, i recettori installati nella membrana post-sinaptica a cui si incastreranno i messaggeri chimici. E fate attenzione: per la nostra mente la direzione è da sinistra a destra. Il video dei ricercatori tedeschi mostra che il processo è estremamente più ricco, coinvolge migliaia di diverse proteine e le coordinate spaziali sono molto lontane dalle nostre spiegazioni narrative.

link all’articolo di ricerca e per ulteriori informazioni qui e qui

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