Neurogenesi adulta e neuroni “immaturi” nei mammiferi: un TRADE-OFF evolutivo per la plasticità?

Brain Structure and Function, ottobre 2023 

Neurogenesi adulta e neuroni “immaturi” nei mammiferi: un trade-off evolutivo per la plasticità?

Luca Bonfanti ^1,2, Chiara La Rosa¹, Marco Ghibaudi^1,2, Chet C Sherwood³

In questo articolo di review Luca Bonfanti del gruppo NICO di Neurogenesi adulta - propone, per la prima volta, l’esistenza di un TRADE-OFF tra neurogenesi adulta (genesi di neuroni da cellule staminali) e neuroni immaturi (la cosiddetta “neurogenesi senza divisione”). Il lavoro è frutto di una prestigiosa collaborazione con il noto primatologo Chet Sherwood, della George Washington University.

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Cos'è il TRADE-OFF?

É un concetto evoluzionistico per indicare quando due diversi processi biologici vengono scelti in modo maggiore o minore da diverse specie nel corso dell’evoluzione, perché più consoni o “utili” a fini adattativi in certe specie rispetto ad altre. Il trade-off (dall’inglese: scambio, commercio) non esclude quindi uno dei due processi, che possono anzi coesistere, anche se con una diversa importanza.

Nel caso della plasticità cerebrale il trade-off avverrebbe tra la persistenza di nicchie contenenti cellule staminali (ad esempio quella che fornisce i nuovi neuroni al bulbo olfattivo, molto attiva in animali come i topiche usano l’olfatto come senso principale per sopravvivere) e i neuroni immaturi, che si trovano in regioni del cervello prive di cellule staminali, come la corteccia cerebrale.

L’articolo sottolinea come gli animali con cervello piccolo e liscio ma con grande sviluppo delle strutture cerebrali che percepiscono l’olfatto (ad esempio i topi, che possiedono enormi bulbi olfattivi) abbiano mantenuto la neurogenesi adulta, mentre altre specie, come quella umana o i primati, dotate di cervello grande e girencefalo, e con notevole sviluppo della corteccia cerebrale (soprattutto la neocorteccia, che consente di raggiungere elevate capacità computazionali: noi sopravviviamo soprattutto grazie a queste capacità cognitive) abbiano investito maggiormente sui neuroni immaturi.

Che cosa dice la neuroanatomia comparata

La neuroanatomia comparata fornisce ulteriori prove a questa tesi: nei primati (uomo incluso) l’olfatto è meno importante(infatti noi abbiamo bulbi olfattivi piccolissimi; il delfino proprio non li ha), mentre sono fondamentali le capacità cognitive della neocorteccia, che si è espansa a dismisura rispetto ai topi (mammiferi che, proprio per questo, sono detti lissencefali). La distribuzione e la quantità relativa di neurogenesi e di neuroni immaturi segue questo schema, dando origine al trade-off.

Nella review c’è anche un’analisi di teorie precedenti riguardanti l’evoluzione del neocortex che ha portato all’enorme estensione di superficie di questa regione cerebrale nei primati e nell’uomo. Secondo queste teorie, gli antenati dei mammiferi moderni erano animali simili ai topi, che vivevano in tane durante il giorno e uscivano la notte.

Questi animali sopravvivevano grazie all’olfatto, e alle imponenti strutture cerebrali in grado di percepirlo (come i topi odierni). Poi, nel corso di milioni di anni, il maggiore sviluppo di altri sensi, come la vista e l’udito, ha dato nuove e più sofisticate possibilità per orientarsi nell’ambiente diurno, e ciò si è tradotto nell’espansine della corteccia cerebrale, fino al cervello grande e girencefalo dei primati odierni. La nostra teoria di trade-off tra diverse forme di plasticità in diverse regioni cerebrali si sposa perfettamente con questa storia.

Conoscere queste differenze è un passo fondamentale per “traslare” o “tradurre” i risultati della ricerca ottenuti sui topi di laboratorio allo sviluppo di terapie per l’uomo. Ignorare tali aspetti (come purtroppo è avvenuto fino a pochi anni fa) può portare ad una erronea interpretazione dei dati ottenuti in laboratorio.  

Adult neurogenesis and “immature” neurons in mammals: an evolutionary trade-off in plasticity? 

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Luca Bonfanti ^1,2, Chiara La Rosa¹, Marco Ghibaudi^1,2, Chet C Sherwood³

¹ Neuroscience Institute Cavalieri Ottolenghi, Orbassano, Italy. luca.bonfanti@unito.it
² Department of Veterinary Sciences, University of Turin, Largo Braccini 2, 10095, Turin, Grugliasco, Italy. luca.bonfanti@unito.it
³ Department of Anthropology and Center for the Advanced Study of Human Paleobiology, The George Washington University, Washington, DC, USA. sherwood@gwu.edu.