Nuova tecnica di osservazione e manipolazione delle tracce sinaptiche della memoria

Didascalia*

Il Laboratorio di Biologia della Scuola Normale, Bio@SNS, ha realizzato una nuova tecnologia per identificare, mappare e manipolare le sinapsi attivate durante uno specifico compito di apprendimento o di memoria. Tale tecnica è stata denominata Synactive e viene descritta in un articolo pubblicato dalla prestigiosa rivista Nature Communications (primo autore Francesco Gobbo, perfezionando in Neuroscienze, e team di ricerca guidato da Antonino Cattaneo, Direttore di Bio@SNS).

Synactive promette di far progredire enormemente le ricerche che riguardano il modo di funzionare della memoria perché consente di raggiungere una scala e una risoluzione spaziale di manipolazione finora mai raggiunte: quella della singola sinapsi.

Una cellula nervosa, infatti, riceve migliaia di sinapsi dalle cellule vicine, e da molti anni sappiamo che  variazioni dell’efficacia di trasmissione sinaptica tra un neurone e l’altro (plasticità sinaptica) sono correlate con fenomeni di apprendimento e memoria. Tuttavia, ad oggi, non era possibile stabilire una dimostrazione causale del ruolo delle sinapsi modificate (plastiche) nei fenomeni di apprendimento e memoria nel cervello di mammifero, a causa della mancanza di metodi di indagine sperimentale adeguati ad affrontare tale argomento.

Per questo, non era finora possibile domandarsi quali particolari combinazioni di sinapsi rappresentino e codifichino una memoria. Questa tecnica invece consente di farlo: per esempio ha permesso ai ricercatori di Bio@SNS di monitorare le reazioni sinaptiche ad un nuovo ambiente spaziale, offrendo così la prima visualizzazione diretta di un “engram synaptic ensemble”.

Synactive permetterà ora di studiare come la scrittura, la lettura e/o la durata temporale degli engrammi sinaptici siano alterati in patologie neurodegenerative quali la malattia di Alzheimer, un approccio del tutto nuovo per studiare questa gravissima patologia.

Gobbo FMarchetti LJacob APinto BBinini NPecoraro Bisogni FAlia CLuin SCaleo MFellin TCancedda L and Cattaneo A. (2017) Activity-dependent expression of Channelrhodopsin at neuronal synapses. Nat Commun. 8(1):1629. doi: 10.1038/s41467-017-01699-7.

*Didascalia: Synactive permette di riconoscere e visualizzare le sinapsi che si modificano nel cervello a seguito di determinati task comportamentali. La figura mostra l’espressione di Synactive (rosso) in determinati neuroni (verde) all’interno dell’ippocampo, una regione del cervello deputata all’elaborazione di informazioni di tipo spaziale. Scala, 5 micron.