Scopri le Neuroscienze

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Gli avanzamenti vertiginosi della ricerca in Neuroscienze degli ultimi decenni non hanno ancora spiegato tutto sul funzionamento 'normale' del cervello. Molto rimane ancora oscuro sull'organizzazione anatomica, molecolare e funzionale del sistema nervoso e questo limite conoscitivo rende più difficile comprendere come si ammala.

Qui di seguito proviamo a fare il punto della situazione con alcune semplici domande e le relative risposte.

IL PROBLEMA 
IL SISTEMA NERVOSO E LE SUE MALATTIE

Che cos'è il sistema nervoso?
Il sistema nervoso comprende il cervello, il midollo spinale e i nervi. Cervello e midollo formano il sistema nervoso centrale, accolto nel cranio e nella colonna vertebrale. Nel sistema nervoso centrale ci sono 3 principali tipi di cellule: i neuroni, gli astrociti e gli oligodendrociti. I neuroni generano gli impulsi nervosi che poi si propagano tramite prolungamenti (gli assoni) anche per lunghe distanze, permettendo alle cellule nervose di comunicare tra loro e di mandare impulsi ad altri organi (come ad esempio i muscoli) stabilendo contatti di tipo chimico (le sinapsi). Gli assoni che escono dal sistema nervoso centrale formano i nervi, che compongono il sistema nervoso periferico e portano sensibilità e motricità a tutti gli organi. Astrociti ed oligodendrociti appartengono alle cosiddette cellule gliali, ovvero cellule di supporto fisico e metabolico per i neuroni, senza le quali non può esistere attività nervosa.

Che cosa lo rende speciale?
È singolare che l'organo considerato come "il più complesso dell'universo conosciuto" sia formato da soli tre tipi cellulari. Ma nel cervello di un uomo adulto ci sono circa 100 miliardi di neuroni e un numero dieci volte più grande di cellule gliali: un dato che, da solo, può dare l'idea della complessità. La prima conseguenza di tale complessità è l'incapacità del sistema nervoso a rigenerare. Più di ogni altro tessuto, quello nervoso non riesce a riparare i danni derivanti da patologie o traumi, e soprattutto non è in grado di sostituire le cellule perse (una funzione invece molto attiva in organi come la pelle o il fegato).

È solo un problema di complessità?
La complessità del sistema nervoso non è soltanto legata all'enorme numero di cellule che lo compongono, ma alle relazioni funzionali che si stabiliscono tra di esse. I neuroni non sono tutti uguali, bensì sono distinti per forma e funzione in varie categorie, con differenze anche tra le singole cellule. È così che troviamo centinaia di tipi diversi di neuroni nel nostro cervello, e studi recenti dicono che qualcosa di simile accade per le cellule gliali. Tutte queste cellule possiedono numerosi prolungamenti fittamente intrecciati tra loro, creando una rete labirintica in cui è ospitato un numero incalcolabile di sinapsi. È quindi chiaro come un danno che alteri tale complessità non sia facilmente riparabile.

Come si forma il sistema nervoso?
Uno degli aspetti ancora parzialmente ignoti, e forse quello che più affascina i neuroscienziati, è come la complessità cerebrale possa prendere forma (e funzionare!) a partire da poche cellule all'interno dell'embrione e del feto. La complessità dello sviluppo embrionale del sistema nervoso è ancora maggiore di quella osservabile nella sua struttura, perché è una complessità "dinamica".

A parte la sfida di soddisfare una naturale curiosità suscitata da questi fenomeni, tendere verso la piena conoscenza dello sviluppo del sistema nervoso è fondamentale per capire come si generano certe malformazioni prima della nascita o come insorgano diverse malattie che poi affliggono l'individuo nella vita adulta. Inoltre, conoscere come si forma il sistema nervoso può aiutare a capire come 'aiutarlo' ad auto-ripararsi, elaborando strategie terapeutiche nuove, alternative a quelle esistenti.

Perché è difficile curare le malattie del sistema nervoso?
Chi ha letto i paragrafi precedenti può capire più facilmente le difficoltà che il cervello e il midollo spinale incontrano nel reagire al danno e alla malattia. Non potendo generare nuove cellule nervose né per un ricambio fisiologico né per sostituire quelle perse, il sistema nervoso non riesce a riparare i danni. È infatti noto a tutti che una ferita della pelle può rigenerare molto in fretta mentre dopo ictus cerebrale i neuroni morti sono persi per sempre.

Anche se in alcuni animali come i pesci e gli anfibi i neuroni rigenerano facilmente, ciò sembra impossibile nei mammiferi (e quindi anche nell'uomo). L'equazione: maggiore complessità del cervello = minore capacità riparativa è legata alla storia evolutiva. In altre parole, nel nostro cervello divenuto estremamente complesso per svolgere funzioni cognitive di grado elevato, la possibilità di sostituire il tessuto nervoso perso o riparare quello danneggiato è stata quasi del tutto abbandonata. Inoltre, l'allungamento delle aspettative di vita (legato a benessere, alimentazione, igiene, progressi della medicina, ecc.) ha fatto emergere il problema delle malattie neurodegenerative negli anziani (es. Alzheimer). È infatti chiaro che un organo nervoso, incapace di sostituire le cellule perse, andando molto in avanti con l'età inizierà a manifestare problemi cognitivi e/o motori. Ed è altrettanto chiaro come la ricerca e la medicina incontrino sempre maggiori difficoltà nel cercare soluzioni a malattie che nascono e cambiano con la storia dell'uomo.

Quali sono le principali malattie neurologiche?
Le malattie neurologiche possono coinvolgere primitivamente e unicamente il sistema nervoso centrale (ad esempio la sclerosi multipla, le malattie cerebrovascolari, la sclerosi laterale amiotrofica, il morbo di Parkinson) o il sistema nervoso periferico (ad esempio le polineuropatie e le miopatie). Si tratta per lo più di malattie croniche e invalidanti che rappresentano una fonte di sofferenza non solo per il malato ma anche per chi lo assiste. Va inoltre sottolineato come queste patologie colpiscano indiscriminatamente la popolazione anziana (ad esempio il morbo di Parkinson o la malattia di Alzheimer) e quella giovanile (la sclerosi multipla è una malattia che colpisce i giovani-adulti).

In base alla loro origine patogenetica le malattie neurologiche posso essere suddivise in malattie cerebrovascolari (quali ad esempio ictus ischemici ed emorragici), patologie infiammatorie-autoimmuni (tra cui la sclerosi multipla), patologie degenerative (come ad esempio il morbo di Alzheimer, il morbo di Parkinson, la corea di Huntington e la sclerosi laterale amiotrofica), patologie genetiche e tossico-metaboliche (spesso rare), patologie traumatiche, patologie neoplastiche, ed epilessia. La sintomatologia di queste malattie si manifesta prevalentemente con difficoltà motorie, deficit delle sensibilità (vista, udito e tatto), disturbi del linguaggio, della deglutizione, mancanza di equilibrio, alterazione della coordinazione, disturbi cognitivi, dolori e crisi epilettiche. Tali alterazioni possono presentarsi all'improvviso nella vita di un individuo oppure in maniera subdola e comportare un accumulo progressivo di disabilità.

Rispetto ai decenni scorsi, grazie agli sforzi compiuti dalla ricerca scientifica, per alcune di queste patologie oggi esistono cure, seppur non ancora risolutive, in grado almeno di rallentarne l'evoluzione. Nella maggior parte dei casi l'insuccesso della terapia è dovuto alle scarse capacità riparative del sistema nervoso e alla sua sostanziale incapacità di sostituire le cellule perse.

 

LA SOLUZIONE
LA RICERCA IN NEUROSCIENZE

Che cosa ha insegnato la ricerca di base in Neuroscienze negli ultimi anni?
Negli ultimi due decenni le conoscenze sul cervello sono aumentate vertiginosamente, iniziando a svelare fenomeni per lungo tempo rimasti oscuri (es. le basi genetiche, cellulari e molecolari di come si sviluppa il sistema nervoso) e scoprendo nuove frontiere di indagine (es. la nascita di nuovi neuroni nel cervello adulto). Un altro filone d'indagine letteralmente esploso negli ultimi anni è quello delle cellule staminali neurali, che sono state isolate dal cervello dei mammiferi e dell'uomo e il cui significato e potenziale terapeutico rimangono ancora tutti da esplorare. Questi sono solo alcuni esempi di come la ricerca di base sia in grado di aprire nuovi fronti d'indagine, generando nuove prospettive per approcci alternativi alla prevenzione e cura delle malattie neurologiche.

Qual è la strada per il futuro?
Negli ultimi decenni, nello studio del cervello è avvenuta una vera e propria rivoluzione con l'affermarsi della necessità di un approccio multidisciplinare per rispondere alla complessità dell'oggetto di studio. Ciò significa che sono cadute le barriere fra discipline diverse come anatomia, fisiologia, farmacologia e biochimica, e si sono ridotti i tempi di trasferimento dalla ricerca di base all'applicazione clinica. Tutto converge per integrare queste conoscenze in un patrimonio omogeneo sotto il titolo di Neuroscienze. Queste necessità hanno portato ovunque nel mondo a costituire istituti dove fosse possibile l'aggregazione e l'interazione di ricercatori con esperienze complementari e l'uso comune di grandi apparecchiature scientifiche.

Qual è il valore aggiunto del NICO?
Quelle che nel paragrafo precedente abbiamo definito 'esperienze complementari' in pratica consistono nel mettere insieme ricercatori che fanno ricerca di base (volta a capire i meccanismi di funzionamento e riparazione del sistema nervoso come problema biologico) e ricercatori che hanno un approccio più applicativo e clinico (la cui ricerca è volta a tradurre le conoscenze di base in approcci terapeutici, guardando al sistema nervoso come a un problema clinico). Questo è ciò che è stato fatto al NICO: qui il problema delle malattie neurodegenerative e neurologiche in genere viene affrontato partendo dalla ricerca di base e integrandola con aspetti più applicativi. Un altro obiettivo che è stato realizzato al NICO è la condivisione sia di attrezzature prima frammentate in singoli Dipartimenti universitari, sia di conoscenze dei diversi ricercatori con competenze complementari.

Che tipo di ricerca si fa al NICO?
L'attività di ricerca del NICO è dedicata a indagare la struttura e la funzione normale del sistema nervoso, i processi patologici e degenerativi e i meccanismi di rigenerazione e riparazione. Attraverso approcci multidisciplinari ed esperienze complementari, i gruppi di ricerca che afferiscono all'Istituto sono impegnati a studiare meccanismi biologici fondamentali e a sperimentare strategie terapeutiche innovative per le patologie neurodegenerative e neuropsichiatriche.

Maggiori dettagli sull'attività dei gruppi di ricerca sono disponibili nella sezione RICERCA

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Agenda

19 maggio 2017

NICO Progress Report

I nostri giovani ricercatori aggiornano i colleghi sulle loro ricerche. Appuntamento dal 10 febbraio fino a dicembre, ogni due venerdì.
Pubblichiamo il calendario fino a fine luglio.

Ricerca

Kisspeptina: l'anello di congiunzione tra riproduzione e metabolismo

Il nostro studio pubblicato sul Journal of Anatomy conferma le differenze tra il cervello delle femmine e quello dei maschi, evidenziando come la Kisspeptina sia interconnessa con il controllo metabolico e altri sistemi che regolano fondamentali funzioni vitali per l’organismo.

29 aprile 2017