Da topi che guidano mini automobili a nuove frontiere per la cura al Parkinson

Gli scienziati hanno addestrato i topi a guidare auto minuscole per raccogliere cibo. La guida sembrava rilassare i topi, osservazioni più mirate hanno rivelato che questo dimostra la neuroplasticità del cervello, utile per la cura di patologie neurologiche

Gli scienziati dell’Università di Richmond hanno progettato una piccola auto e si chiedevano se i topi potessero impararla a guidare. I topi hanno importato e guidare li rilassava. Questa scoperta potrebbe aiutare nello studio di malattie neurologiche e psichiatriche, provando a capire perché guidare li rilassi e quali aree del cervello sono coinvolte.

Come hanno imparato a guidare

Lambert e i suoi colleghi dell’ Università di Richmond spesso hanno usato test come riconoscere un oggetto, premere delle barre o orientarsi nei labirinti, test molto utili ma che influenzavano una limitata finestra cognitiva, e per questo hanno voluto spingersi oltre. Gli scienziati si chiedevano se i topi fossero stati in grado di guidare delle “mini automobili”, allora si sono messi a lavoro per costruirne una. La macchina era composta da un contenitore per alimenti in plastica trasparente su delle ruote e 3 barre di rame che fungevano da volante. Quando un topo spingeva verso una delle 3 barre completava un circuito elettrico che spingeva la macchina avanti, in particolare la barra sinistra, centrale e destra orientavano la macchina nelle rispettive direzioni. L’esperimento ha coinvolto 6 ratti femmine e 11 maschi, addestrati in una arena rettangolare fino a 4 metri quadrati e venivano premiati con pezzi di cereali quando toccavano le barre guidando quindi la macchina. Il team, perciò, ha incoraggiato i topi a migliorare le proprie capacità di guida posizionando le ricompense in cibo in punti sempre più distanti dell’arena.

I topi si rilassando quando guidano

Il team ha monitorato i livelli di stress dei topi misurando i livelli di due ormoni coinvolti nella risposta allo stress, il corticosterone, un marker dello stress, e il deidroepiandrosterone, che invece contrasta lo stress. Il rapporto tra il deidroepiandrosterone e il corticosterone nei topi era aumentato nel corso del loro allenamento alla guida, ciò significava che i topi quando guidavano si rilassavano. Già scoperte precedenti avevano evidenziato il fatto che i ratti diventassero meno stressati dopo aver imparato compiti difficili, un tipo di soddisfazione simile di quella che avviene nell’uomo quando apprende una nuova abilità. A sostegno di questa idea gli studiosi hanno continuato le loro ricerche arrivando alla conclusione che i ratti che avevano imparato a guidare avevano livelli di deidroepiandrosterone più elevati (erano quindi meno stressati) rispetto ai ratti che invece non avevano raggiunto questa abilità. Le capacità che avevano acquisito i ratti dimostra la “neuroplasticità” del loro cervello, cioè la loro capacità di rispondere in modo flessibile a nuove sfide. I test di guida potrebbero essere utilizzati per sondare gli effetti della malattia di Parkinson sulle capacità motorie e la consapevolezza spaziale, oppure gli effetti della depressione sulla motivazione. Il team sta infatti pensando di sostituire i tradizionali “test del labirinto” con compiti di guida più complessi, per capire come i ratti imparano a guidare, perché riduce lo stress e quali aree del cervello sono coinvolte.

Come gli ormoni intervengono nello stress

Perché il team ha misurato i livelli di questi due ormoni per dedurre l’efficacia dell’esperimento? E soprattutto, come agiscono questi due ormoni sullo stress?

Gli ormoni sono delle molecole prodotte in un tessuto che agendo su dei recettori coordinano attività cellulari, sia di cellule adiacenti che di cellule molto distanti. Il primo ormone di cui abbiamo parlato è il corticosterone, un ormone glucocorticoide steroideo prodotto dalle ghiandole surrenali a livello della corteccia. La prima caratteristica importante è che un ormone steroideo a differenza di uno proteico non viene accumulato in tessuti di riserva ma vengono prodotti all’occorrenza e proprio per questo svolgono una risposta immediata. Esso è un precursore dell’aldosterone coinvolto in primo piano nella risposta allo stress. Gli ormoni di questo tipo esercitano una risposta allo stress “lenta” a differenza di neurotrasmettitori come adrenalina e noradrenalina che invece effettuano una risposta allo stress “immediata”.Quando si presenta una situazione da stress l’ipotalamo secerne fattori di rilascio per l’ipofisi chiamati ADH (vasopressina) che causa la costrizione dei vasi e l’ ACTH (corticotropina) che agisce a livello surrenale portando al rilascio di cortisolo e aldosterone, proprio quello di cui abbiamo parlato poco fa. L’aldosterone agisce a livello renale stimolando il riassorbimento di sodio, che per osmosi “trascina” con sé acqua, contribuendo al ripristino del corretto livello volemico, precedentemente ridotto dall’ADH, mentre il cortisolo inibisce l’insulina e porta alla gluconeogenesi, ovvero alla produzione di zuccheri a partire dalle proteine. Anche se il meccanismo è un po’ contorto abbiamo appreso il motivo per il quale viene misurato il livello di corticosterone per misurare i livelli di stress. Il deidroepiandrosterone (più correttamente 5-deidroepiandrosterone) è anch’esso un ormone steroideo prodotto sia a livello della ghiandole surrenali che a livello delle gonadi e del cervello, che possiede una molteplicità di effetti, come quello di agire sui recettori degli androgeni attraverso metaboliti, che, subendo ulteriori modificazioni sono convertiti in estradiolo, estrone e testosterone, quest’ultimo efficace contro la depressione, quindi una sua abbondanza indica sicuramente uno stato nei topi non depressivo.

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