Mettere in pausa il movimento dei topi può far luce sui sintomi motori del Parkinson

L'attivazione di cellule cerebrali specifiche provoca l'arresto totale del movimento degli animali

di Marisa Wexler, MS | 2 agosto 2023

Uno studio mostra che nei topi l’attivazione di un gruppo specifico di cellule nervose nel cervello porta ad un arresto improvviso e totale del movimento.

Poiché il congelamento e il movimento rallentato sono sintomi motori comuni della malattia di Parkinson, gli scienziati ritengono che queste cellule nervose possano svolgere un ruolo nella condizione.

“L'arresto motorio o movimento lento è uno dei sintomi cardinali della malattia di Parkinson. Noi ipotizziamo che queste speciali cellule nervose... siano iperattivate nella malattia di Parkinson. Ciò inibirebbe il movimento”, ha detto in un comunicato stampa Ole Kiehn, MD, professore all’Università di Copenhagen, Danimarca e coautore dello studio.

Mentre lo studio, "I neuroni pedunculopontini Chx10+ controllano l'arresto motorio globale nei topi", era focalizzato sulla comprensione della funzione di queste cellule in condizioni non patologiche, i risultati "potrebbero eventualmente aiutare... a comprendere la causa di alcuni dei sintomi motori nella malattia di Parkinson. ", ha detto Kiehn. È stato pubblicato su Nature Neuroscience.

La capacità del cervello di coordinare il movimento è un processo complicato. Per eseguire un movimento ben coordinato, il cervello deve essere in grado di controllare quando inizia il movimento, quanto dura e quando si ferma, il tutto con livelli estremi di precisione. I meccanismi precisi che controllano il movimento nel cervello rimangono poco conosciuti.

Qui, i ricercatori hanno identificato un gruppo specifico di neuroni (cellule nervose) in una parte del nucleo peduncolopontino (PPN) del cervello, che aiuta a coordinare il movimento. Questi neuroni esprimono un marcatore proteico chiamato Chx10 e producono il messaggero chimico glutammato.

Hanno usato una tecnica chiamata optogenetica, in cui i neuroni sono progettati in modo che si attivino in risposta a un tipo specifico di luce, per testare la loro funzione. Quando i neuroni Chx10-positivi venivano attivati, i topi si immobilizzavano, i loro movimenti si fermavano e addirittura fermavano il respiro e abbassavano la frequenza cardiaca.

“Esistono vari modi per fermare il movimento. La particolarità di queste cellule nervose è che, una volta attivate, mettono in pausa o congelano il movimento", ha detto Kiehn, che ha descritto il cambiamento come "come mettere un film in pausa". Il movimento degli attori si ferma improvvisamente sul posto”.

Quando i neuroni smettevano di attivarsi, i topi riprendevano i loro movimenti, un po’ come premere “play” su un video in pausa.

“Questo 'pattern pausa-e-gioca' è davvero unico; è diverso da qualsiasi cosa abbiamo visto prima. Non assomiglia ad altre forme di movimento o di arresto motorio che noi o altri ricercatori abbiamo studiato. Lì, il movimento non inizia necessariamente da dove si era fermato, ma può ricominciare con un nuovo modello”, ha affermato Haizea Goñi-Erro, PhD, coautrice dello studio che ha lavorato alla ricerca come studentessa laureata nel laboratorio di Kiehn.

Il tipo di congelamento indotto dall'attivazione dei neuroni Chx10 positivi era diverso dal modo in cui topi e altri animali si congelano quando sono spaventati.

“Siamo molto sicuri che l’arresto del movimento osservato qui non sia legato alla paura. Crediamo invece che abbia qualcosa a che fare con l’attenzione o la vigilanza”, ha affermato Roberto Leiras, PhD, coautore dello studio e professore all’Università di Copenaghen.

Precedenti studi su persone con malattia di Parkinson hanno utilizzato la stimolazione cerebrale profonda (DBS) – un intervento chirurgico che fornisce stimolazione elettrica a specifiche regioni del cervello – per colpire la PPN, l’area del cervello in cui si trovano questi neuroni. Mirare alla PPN in questo modo ha contribuito ad alleviare i sintomi motori in alcuni casi, ma non in altri.

Queste nuove scoperte possono aiutare a spiegare questa discrepanza, dal momento che i neuroni Chx10-positivi si trovano principalmente nella parte della PPN che si trova verso la parte anteriore del corpo. Hanno ipotizzato che il DBS della PPN potrebbe avere più successo se mirasse specificamente alla parte posteriore. Ciò può evitare di attivare i neuroni che inducono il congelamento mentre si attivano altri neuroni nella PPN che stimolano il movimento.