I ricercatori hanno sviluppato un metodo innovativo chiamato “zap-and-freeze” che consente agli scienziati di osservare l’attività delle cellule cerebrali con un dettaglio senza precedenti. Questa tecnica prevede la stimolazione rapida dei neuroni con l’elettricità e il loro successivo congelamento in pochi millisecondi, preservandone lo stato per uno studio dettagliato. L’obiettivo è quello di sbloccare nuove conoscenze su condizioni neurologiche come il morbo di Parkinson, in cui la segnalazione interrotta gioca un ruolo cruciale.
Come funziona “Zap-and-Freeze”.
Il processo combina la stimolazione elettrica con il congelamento criogenico ultraveloce ad alta pressione. Questo metodo cattura le cellule cerebrali in azione, rivelando dinamiche che si verificano troppo rapidamente per l’osservazione convenzionale. La tecnica è stata testata sia sul tessuto cerebrale murino che su quello umano da un team della Johns Hopkins University School of Medicine.
I risultati hanno fornito dettagli ad alta risoluzione della funzione sinaptica – le connessioni tra i neuroni che gestiscono la comunicazione – nonché del comportamento delle vescicole, che trasportano messaggi chimici tra le cellule. Queste interazioni sono fondamentali per i processi cognitivi come l’apprendimento e la memoria.
Risultati chiave: endocitosi ultraveloce
Una scoperta fondamentale è stata l’osservazione dell’endocitosi ultraveloce, un processo di riciclaggio in cui le vescicole usate vengono rimosse e ne vengono create di nuove in meno di 100 millisecondi. Questo processo è essenziale per mantenere una comunicazione neuronale continua. I ricercatori hanno inoltre identificato la dynamin1xA come una proteina chiave che guida questa endocitosi.
“Questo approccio ha il potenziale per rivelare informazioni dinamiche e ad alta risoluzione sul traffico delle membrane sinaptiche in fette di cervello umano intatte”, spiegano i ricercatori nel loro lavoro pubblicato.
Il fatto che questi risultati fossero coerenti tra il tessuto murino e quello umano supporta l’uso di modelli animali nella ricerca sul cervello, fornendo fiducia nell’estrapolazione dei risultati.
Implicazioni per la malattia di Parkinson
Comprendere come funzionano le sinapsi e le vescicole a questo livello granulare potrebbe essere cruciale per svelare i meccanismi alla base della malattia di Parkinson. Si ritiene che la morte neuronale nel Parkinson sia collegata alla disfunzione sinaptica. Sebbene la malattia sia complessa, questa tecnica potrebbe aiutare a individuare esattamente cosa va storto a livello molecolare.
Il gruppo di ricerca prevede di estendere il proprio lavoro analizzando campioni di tessuto di pazienti affetti da Parkinson sottoposti a intervento chirurgico al cervello, confrontando l’attività delle vescicole tra cervelli sani e malati. Ciò potrebbe rivelare differenze specifiche che guidano la progressione della malattia.
Perché è importante
La malattia di Parkinson colpisce milioni di persone in tutto il mondo e si prevede che la sua prevalenza aumenterà. Tecniche come “zap-and-freeze” offrono uno strumento vitale per mappare l’attività cerebrale su scala più piccola e in tempi più brevi, portando potenzialmente a trattamenti più efficaci. Visualizzando la dinamica della membrana sinaptica nel tessuto vivo, gli scienziati possono comprendere meglio sia le forme genetiche che quelle non genetiche della condizione.
Lo sviluppo di questo metodo rappresenta un significativo passo avanti nel campo delle neuroscienze, promettendo nuove strade per lo studio della funzione cerebrale e il trattamento dei disturbi neurologici.
