Neuroscienze

Quattro chiacchiere di neuroscienze con una giovane esperta

Intervista a Veronica Beatini, neolaureata in neuroscienze di origini bogliaschine. Un assaggio di una materia davvero affascinante.

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Oggi per Wall:out parliamo di neuroscienze con un’ospite davvero speciale. Vivi presentati un po’.

Ciao a tutti, sono Veronica e ho 24 anni. Sono nata e Genova e cresciuta a Bogliasco. Sin da piccola sono sempre stata affascinata dal mondo delle neuroscienze. Ho conseguito la laurea triennale in Biotecnologie a Genova e durante l’ultimo anno ho iniziato ad entrare nel mondo delle Neuroscienze iniziando un tirocinio presso l’Istituto Italiano di Tecnologia con sede nella città dove ho studiato. In seguito mi sono trasferita a Pisa dove mi sono iscritta alla laurea magistrale in Neuroscience ed è stato proprio durante questi anni che sono venuta a contatto con lo studio profondo del sistema nervoso e del cervello. In particolare ho avuto la fortuna di poter fare la mia tesi magistrale presso la Scuola Normale

Superiore dove ho lavorato per un progetto in cui abbiamo utilizzato un biosensore per misurare il cloro all’interno dei nostri neuroni. Oggi vi parlerò un po’ di questo mondo. 

Che cosa, secondo te, rende così interessante lo studio del sistema nervoso e del cervello umano?

Lo rende interessante il fatto che sia l’organo che ci permette non solo di pensare ma anche di percepire noi stessi e il mondo intorno a noi, ovvero tutti quegli stimoli che noi definiamo esterni. Ogni giorno siamo sottoposti a stimoli visivi, tattili, uditivi che vengono processati dal nostro cervello in maniera diversa. Sono processi molto complicati ma per riassumere si può dire che le componenti di questi stimoli vengono tradotti in segnali elettrici. Il cervello è capace di una rielaborazione molto fine e specifica di questi segnali ed è in grado di restituire un output talmente complesso come la percezione dell’ambiente e persino il nostro comportamento o i nostri pensieri.

Sembra molto affascinante. Ma partiamo dalle basi per i nostri lettori non sono nel campo. Da che cosa è formato il cervello?

Certo. Il cervello microscopicamente è formato da un insieme di cellule chiamate neuroni che sono proprio i protagonisti coinvolti nella trasmissione del segnale elettrico. I neuroni di tipologia differente: eccitatori e inibitori e comunicano tra loro tramite sinapsi. In particolare gli inibitori hanno la funzione di modulare la risposta eccitatoria e permettono di avere così un output più controllato. Per esempio squilibri nella risposta di questi due sistemi possono portare a malattie come epilessia o autismo.

Neuroscienze
Illustrazione di un neurone formato dal corpo centrale con il nucleo (in arancione), l’assone ricoperto di mielina lungo cui corre il segnale elettrico e i dendriti che circondano il copro centrale e catturano i segnali esterni. Foto di OpenClipArt

Il fatto che i neuroni comunichino tra loro è una caratteristica veramente unica. Ma come fanno a comunicare tra loro?

Questo è un discorso davvero complesso. Cercherò di affrontare il discorso da un punto di vista biofisico perché credo sia importante parlare delle componenti elettriche che intervengono in questa trasmissione così fondamentale.

Se consideriamo il singolo neurone e tutte le componenti elettriche che lo compongono possiamo paragonarlo a quelle di un semplice circuito RC. Per farvi capire meglio che cosa intendo con un circuito RC basta pensare ad una semplice lampadina per illuminare le nostre case. Il neurone ha le stesse componenti del circuito che fa illuminare la lampadina ma di tipo biologiche, ovviamente.

La membrana plasmatica che riveste il neurone e separa l’ambiente extra cellulare da quello intracellulare è il condensatore e rappresenta la capacità della membrana di contenere cariche. Sulla superficie di questa membrana ci sono dei canali, come se fossero delle gallerie in termini metaforici, che attraversano un lato e l’altro della membrana; e questi sono i nostri resistori o conduttori a seconda della loro apertura o chiusura.

Ma che cosa passa tra questi canali?

All’interno del nostro cervello c’è sono una vasta quantità di ioni di diversa tipologia come il sodio, il potassio e il cloro. Ognuno di essi porta con sé una carica elettrica, il sodio e il potassio positiva e il cloro negativa. Qui entrano in gioco le ultime componenti del circuito ovvero le forze elettromotrici coinvolte, quella chimica e quella elettrica che favoriscono lo spostamento di questi ioni dentro o fuori il neurone, in questo modo possono modificare quello che viene definito differenza di potenziale elettrico del neurone.

Che cosa è e perché è importante la differenza di potenziale elettrico?

Questa differenza di potenziale elettrico del neurone è un valore che esprime la differenza tra cariche elettriche positive (sodio, potassio) e negative (cloro) tra l’interno e l’esterno del neurone.

Questa proprietà è importante perché permette al neurone nel suo stato di riposo di potersi “eccitare” ovvero di potersi depolarizzare (vuol dire che l’ambiente interno diventa di carica positiva) in seguito ad uno stimolo. I neuroni non sono le uniche cellule che si eccitano per esempio anche quelle cardiache, che come risultato finale portano al battito del cuore.

Entrando ora un po’ nel tecnico: cosa succede di preciso dopo un stimolo?

Succede che i nostri neuroni reagiscono con una risposta di tipo elettrico e quello che fanno è generare un evento chiamato potenziale d’azione. Il potenziale d’azione infatti si crea grazie al cambiamento di questi flussi ionici tra l’interno e l’esterno.

Le cariche positive all’interno portano il neurone a depolarizzarsi sempre di più superando il livello soglia della cellula definito a circa -65mV. Oltre questo valore avviene il potenziale d’azione viaggia e viene trasmesso lungo tutto il neurone fino ad arrivare al terminale pre sinaptico. La depolarizzazione del neurone è un evento molto importante perché permette la liberazione di una molecola chimica chiamata neurotrasmettitore.

Cosa sono e cosa fanno questi neurotrasmettitori?

Sono delle molecole chimiche che agiscono attivando o inibendo la cellula a seconda della loro funzione. Diciamo che mi piace paragonare il neurotrasmettitore ad una sorta di messaggero che va da un neurone all’altro portando con sé una difficile funzione: quella di attivare una cascata di risposte da parte del neurone che lo riceverà.

Ma come fa questo messaggero ad essere riconosciuto dall’altro neurone?

Grazie a delle strutture proteiche presenti sulla membrana chiamate recettori che hanno la funzione di riconoscere uno specifico neurotrasmettitore. Ci sono moltissime tipologie differenti di neurotrasmettitore e sicuramente molti ne conosco alcuni tra i più conosciuti tipo serotonina e dopamina.

Per esempio, ci sono dei luoghi comuni sulla serotonina definito come il neurotrasmettitore della felicità, cosa ci dici su questo?

Ecco grazie per aver sollevato questo punto, vorrei sfatare questo mito in cui un neurotrasmettitore chimico viene associata ad una singola emozione. Non è così, il nostro cervello è molto più complesso e agisce in modo più fine di quanto pensiamo. Soprattutto quando parliamo di emozioni o sentimenti non possiamo ridurre il tutto ad un singolo quando in realtà è un insieme intricato di processi biochimici.

Questo lo rende sicuramente più difficile da studiare ma molto più interessante. Già solo la percezione di un odore è un processo complesso che coinvolge moltissimi neuroni differenti e neuro trasmettitori, figuriamoci un cosa complessa come un sentimento o un’emozione.

Certo. C’è qualche studio che attesta delle associazioni tra neurotrasmettitori e stato dell’umore?

Studi scientifici hanno dimostrato che esiste un’associazione tra produzione di serotonina, dopamina al senso di soddisfazione e motivazione. Altri studi hanno dimostrato anche una forte associazione tra le endorfine prodotte dall’ipotalamo e dall’ipofisi e l’allenamento sportivo. Per esempio esse hanno un forte potere analgesico e aiutano a ridurre lo stress e l’ansia.

Grazie per questo piccolo tuffo nel mondo delle Neuroscienze. Oltre che interessante sicuramente è un argomento molto vasto, sarebbe bello saperne di più in futuro.

Grazie a te Paolo, si è un argomento vastissimo che tocca tantissimi campi diversi dalla medicina, robotica, filosofia. Mi ha fatto piacere farvi conoscere una piccola parte delle Neuroscienze e in futuro sarebbe bello parlarvene ancora.

Immagine di copertina:
Colin


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Formazione scientifica basata su liceo scientifico e lauree in biotecnologie e biotecnologie industriali. Appassionato di comunicazione ha svolto una scuola di comunicazione scientifica per 6 mesi. Ha anche un canale YouTube di divulgazione scientifica. Non si interessa solo di scienza ovviamente, ma è il terreno dove si muove meglio e che crede, ancora un po’ romanticamente, di voler condividere con un pubblico più largo possibile.

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