Potatura sinaptica

Quale potrebbe essere il modo migliore per spiegare a qualcuno che cos’è il cervello?

A cosa potreste assimilarlo?

Beh, ovviamente a un albero.

Già, perché, proprio come un albero, il nostro cervello è formato dalla “chioma” (rappresentata dalla corteccia cerebrale, costituita da un enorme numero di neuroni) e da una serie di “rami” che si connettono ai diversi neuroni del nostro sistema nervoso.

Ci sono rami importanti per controllare i nostri movimenti; grazie a qualche ramo saremo in grado di alzare una gamba, di muovere una mano o persino di fare movimenti più complessi come ballare. Ci sono altri rami che ci permettono di ricevere informazioni dall’ambiente esterno, di percepire il tatto, di guardare la tv o di ascoltare la musica.

Come ogni albero che si rispetti, però, anche il cervello ha bisogno di essere continuamente “potato”. Purtroppo, però, i neuroni sono delle cellule perenni.

Se un neurone muore, questo non potrà essere sostituito da altri.

“Maledetti alberi, loro si possono rigenerare e io no!”

Questo, almeno, è quello che si pensava un po’ di tempo fa, le cose adesso potrebbero essere un tantino diverse.

Prima di capire cosa potrebbe succedere nell’adulto, diventa fondamentale capire cosa invece succede quando siamo bimbi e siamo inondati da una marea di informazioni.

Come funziona la potatura sinaptica in un bambino?

Durante l’infanzia, il cervello sperimenta un’enorme crescita e un’esplosione di nuove sinapsi, che collegheranno diversi neuroni.

Fino a 2-3 anni, la sinaptogenesi gioca un ruolo vitale nell’apprendimento, nella formazione della memoria e nell’adattamento.

Una volta che una sinapsi si forma nel cervello, questa potrà essere rafforzata o indebolita, cosa che dipende dalla frequenza con cui essa viene utilizzata. Infatti, il processo segue il principio di “use it or lose it” (usala o perdila), che potete approfondire nel nostro articolo sulla plasticità cerebrale.

Il processo di rimozione delle sinapsi inutilizzate è indicato come potatura sinaptica.

La prima potatura sinaptica è, per lo più, influenzata dall’espressione di alcuni geni, in seguito si baserà sulle esperienze. In altre parole, il fatto che una sinapsi sia “potata” o meno è influenzato dalle esperienze che un bambino vive nell’ambiente che lo circonda.

La stimolazione costante permette la crescita delle sinapsi, che possono anche diventare permanenti. Se una sinapsi, però, è meno stimolata verrà lentamente persa.

Per questo motivo, è importante stimolare l’intelletto del bambino già nei primi anni di vita.

Fase embrionale

Lo sviluppo cerebrale nell’embrione inizia solo poche settimane dopo il concepimento.

Entro la 4° settimana, si forma una struttura rudimentale chiamata placca neurale, precursore del sistema nervoso. Questa placca si allunga e si piega su sé stessa, formando il tubo neurale. La porzione cefalica diventa il cervello, mentre la caudale si allunga e formerà il midollo spinale.

In questo periodo, iniziano a svilupparsi le prime sinapsi nel midollo spinale che saranno fondamentali per consentire i primi movimento del feto.

Durante il 2° trimestre di gravidanza, si iniziano a sentire i primi ‘calcetti’, che sono indice di funzionamento del cervelletto, la parte del sistema nervoso responsabile del coordinamento motorio.

Alla fine del 2° trimestre, il feto inizia a sentire i primi suoni, lo sviluppo fetale del sistema nervoso sarà quasi completo e il cervello sarà strutturalmente simile a quello adulto.

Nel 3° trimestre, il feto si scatenerà dando calci, pugni e muovendosi a più non posso.

Per permettere il corretto sviluppo del cervello fetale, è fondamentale che la futura madre assuma acido folico. Gli alimenti ricchi di acido folico sono: verdure a foglie verde scuro, semi di lino e cereali integrali. Oltre ai folati, importantissimi sono anche gli acidi grassi omega-3, presenti in pesce e alghe.

Bambini, adolescenti e adulti

Tra il secondo e il decimo anno di vita, il numero di sinapsi diminuisce drasticamente, circa il 50% delle sinapsi verrà eliminato!

Nell’adolescenza, la potatura sinaptica continua ma in modo molto più lento, con il numero delle sinapsi che inizia a stabilizzarsi.

Nell’adulto, il cervello ha raggiunto la sua maturità, per cui il processo di potatura sinaptica, teoricamente, non dovrebbe avvenire. Anzi, andando avanti con gli anni, anche il nostro cervello invecchia e perde lentamente la sua lucidità, apprestandosi ad andare anche lui in pensione.

Ma questo non è completamente vero.

Infatti, recenti studi hanno dimostrato che la potatura sinaptica avviene anche in età adulta, in modo simile a come avviene durante lo sviluppo. Inoltre, alla fine degli anni ’90, è stato osservato che il cervello adulto è anche in grado di creare nuovi neuroni.

Questo concetto ha rivoluzionato uno dei dogmi centrali della neurologia, che riteneva i neuroni delle cellule non in grado di essere sostituite da cellule nuove.

Le cellule staminali

Normalmente, un tessuto, come ad esempio la nostra pelle, per potersi rigenerare ha bisogno di cellule staminali. Queste strane cellule sono in grado di replicarsi continuamente e di generare cellule figlie, che possono sostituire le cellule più vecchie.

Si è sempre pensato che il cervello non avesse cellule staminali e che, quindi, a differenza di altri tessuti, non potesse rigenerarsi.

Rusty Gage, presidente del Salk Institute for Biological Studies, insieme al suo gruppo di ricerca, ha, tuttavia, scoperto che esistono cellule staminali anche nel cervello. Alcune di queste cellule staminali sono site in un’area chiamata giro dentato, che si trova nell’area di formazione della memoria del cervello, chiamata ippocampo.

L’esperimento rivoluzionario

Gage e il suo team erano curiosi di sapere se i nuovi neuroni generati dalle cellule staminali sperimentassero anche la stessa crescita, e potatura sinaptica, vissuta dai neuroni nel cervello in via di sviluppo.

Il gruppo di ricerca ha sviluppato una speciale tecnica al microscopio per visualizzare lo sviluppo dei neuroni dalle cellule staminali nel giro dentato del cervello di topo. Ogni giorno, visualizzavano i neuroni in crescita e monitoravano quanti rami dendritici inviassero.

Dopo aver seguito lo sviluppo dei neuroni per alcune settimane, rimasero stupiti nello scoprire che questi neuroni si comportavano in modo simile a quelli del cervello in via di sviluppo. Infatti, inviavano dozzine di rami dendritici e formavano sinapsi con altri neuroni, alcuni dei quali erano potati via, nel tempo.

Questo esperimento ha aperto la strada alla medicina rigenerativa per le malattie neurologiche. Infatti, in futuro, potremmo essere in grado di rigenerare neuroni in soggetti affetti da malattie come l’Alzheimer, malattia ad oggi ritenuta incurabile.

Potatura sinaptica e malattie

Così come qualsiasi meccanismo biologico, un’alterazione della potatura sinaptica può portare a diverse malattie.

Un’eccessiva potatura sinaptica potrebbe determinare la schizofrenia.

Esaminando le immagini del cervello di persone con disturbi mentali, come la schizofrenia, è stato visto che il numero di sinapsi nella regione prefrontale è fortemente diminuito, rispetto a soggetti sani. Infatti, il processo di potatura sinaptica è controllato anche da particolari proteine chiamate fattori di complemento, che possono funzionare in modo anomalo nei soggetti affetti da schizofrenia.

Nell’autismo, come abbiamo spiegato in questo articolo, ci sono tantissimi fattori in gioco.

Il cervello delle persone nello spettro dell’autismo risulta essere “sotto-potato”. Per questo motivo, ci sarà un eccesso di sinapsi in alcune aree del cervello. Questa teoria della sotto-potatura può aiutare a spiegare alcuni dei sintomi comuni dell’autismo, come l’ipersensibilità al rumore, alle luci e le convulsioni epilettiche.

Infatti, se ci sono troppe sinapsi che sparano contemporaneamente segnali elettrici, ci sarà un sovraccarico di rumore e i segnali nervosi saranno disturbati. Inoltre, l’autismo è collegato anche a mutazioni di geni che comportano un’eccessiva produzione di una proteina chiamata mTOR. Eccessive dosi di questa proteina determinano un’eccessiva produzione di sinapsi.

Conclusione

La potatura sinaptica ci permette di comprendere una delle cose più importanti della vita, ovvero: “Siamo gli artefici del nostro futuro”.

Infatti, siamo in grado di modulare il nostro cervello in base agli stimoli che gli forniamo. Siamo i “giardinieri” del nostro cervello e sta a noi decidere come “potarlo”.

Di fondamentale importanza, quindi, diventano le influenze ambientali, che modulano soprattutto il cervello di un bambino.

Le influenze che derivano dall’esterno avranno un impatto su quali sinapsi resteranno e si fortificheranno e quali verranno eliminate. Pertanto l’educazione, le esperienze e gli stimoli che forniremo ai bambini e alle bambine guideranno il processo di rimodellamento del cervello.

Anche nell’adulto gli stimoli sono fondamentali, se viviamo in un’ambiente stimolante renderemo meglio e vivremo meglio.

Per cui, abbiate cura del vostro cervello! Annaffiatelo con cura, potate i rami più brutti, ma fortificate i migliori.

“Se la persona media si rendesse conto del potere che esercita sulla sua vita e il suo destino, vivrebbe in un perpetuo stato di meraviglia e di ringraziamento”
—Earl Nightingale

Fonti

Potatura sinaptica nell’adulto – CIRM [eng]

Potatura sinaptica nel feto e nel bambino – Healthline [eng]