Un gruppo di ricercatori dell'Istituto di Neuroscienze della Chinese Academy of Sciences di Shanghai ha individuato il meccanismo cellulare in grado di mantenere un equilibrio dinamico tra i due opposti input di eccitazione e inibizione. I risultati della ricerca, pubblicati sulla rivista PLoS Biology, mostrano che questo bilanciamento è correlato a piccole variazioni dell'attività elettrica dei neuroni piramidali.
La comunicazione tra i neuroni corticali eccitatori può avvenire sia in modalità digitale, attraverso la trasmissione rapida di un potenziale d'azione ‘tutto-o-nulla', sia in modalità analogica, mediante piccole e graduali variazioni del potenziale di membrana della cellula presinaptica. Mediante la registrazione dell'attività elettrica dei neuroni della corteccia somatosensoriale dei ratti, i ricercatori hanno valutato il contributo di questa seconda modalità di comunicazione cellulare al mantenimento del ritmo eccitazione/inibizione durante le diverse attività della corteccia cerebrale. Il microcircuito cerebrale analizzato era costituito da due cellule piramidali interconnesse da un interneurone inibitorio. La stimolazione elettrica della prima cellula piramidale presinaptica produce una lenta inibizione della seconda cellula piramidale postsinaptica. In seguito all'aumento della depolarizzazione della cellula presinaptica mediante una corrente superiore ai 5 mV, si è registrata ancora un'inibizione lenta della cellula piramidale postsinaptica, ma di intensità superiore.
Tra le correnti elettriche in entrata e in uscita dai neuroni piramidali c'è un giudice di gara: l'interneurone inibitorio. I risultati complessivi delle registrazioni elettrofisiologiche hanno dimostrato che le piccole variazioni del potenziale di membrana dei neuroni piramidali presinaptici modulano l'attività di entrambe le tipologie di interneuroni inibitori, calibrando i potenziali eccitatori postsinaptici sia degli interneuroni a bassa soglia, responsabili di un'inibizione periodica lenta, sia degli interneuroni ad alta soglia, capaci di generare un'inibizione periodica rapida.
Gli input eccitatori che ricevono gli interneuroni inducono un'inibizione periodica, la cui intensità è associata al grado di depolarizzazione dei neuroni eccitatori. Pertanto, l'entità dell'inibizione ricevuta dalle cellule piramidali postsinaptiche è modulata dal potenziale di membrana dei neuroni piramidali presinaptici: i potenziali eccitatori postsinaptici che ricevono gli interneuroni possono favorire o meno l'innesco di un potenziale d'azione e quindi regolare l'efficacia della loro attività inibitoria sulle cellule piramidali corticali contigue.
È la prima volta che viene identificata una via di comunicazione analogica a livello della sinapsi eccitatoria tra le cellule piramidali e gli interneuroni, dipendente dal potenziale di membrana presinaptico e responsabile della modulazione dell'attività inibitoria periodica associata all'attività corticale. Questo meccanismo regola l'equilibrio tra input eccitatori e inibitori, fondamentale per la sincronia del ritmo corticale e l'elaborazione delle informazioni che ci permettono di svolgere tutte le attività quotidiane. Ulteriori studi saranno necessari per verificare l'operatività di questa modulazione in altri circuiti corticali e per valutare il suo eventuale coinvolgimento in alcuni tratti comportamentali patologici: alcuni lavori suggeriscono che l'abolizione dell'equilibrio tra input eccitatori e inibitori sarebbe implicata in malattie neurologiche quali l'epilessia e la schizofrenia.
Marina Ferrario
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