Le scoperte degli scienziati americani potrebbero aprire la strada a nuovi approcci contro l'Alzheimer e altre patologie neurologiche
C'è un paradosso nel sonno. L'apparente tranquillità di chi sta riposando lascerebbe pensare a un'immobilità totale. In realtà dietro si nasconde una frenetica attività che ha luogo nel cervello del dormiente. La notte è 'silenziosa' ovunque, ma non qui. Quando la persona dorme i neuroni 'ballano'. O meglio fanno le pulizie. Durante il sonno, le cellule cerebrali producono esplosioni di impulsi elettrici che si accumulano in onde ritmiche, segno di un'accresciuta funzione delle cellule cerebrali. Ma perché il cervello è attivo quando stiamo riposando? Le onde cerebrali lente sono associate a un sonno riposante e ristoratore. E ora gli scienziati della Washington University School of Medicine di St. Louis hanno scoperto che aiutano a eliminare le scorie dal cervello.
Le singole cellule nervose si coordinano per produrre onde ritmiche che spingono il fluido attraverso il tessuto cerebrale denso, lavandolo nel processo. "Questi neuroni - spiega il primo autore dello studio pubblicato su 'Nature', Li-Feng Jiang-Xie - sono pompe in miniatura. L'attività neurale sincronizzata alimenta il flusso dei fluidi e la rimozione dei detriti dal cervello". La scoperta di questo processo potrebbe aprire la strada verso la "possibilità di ritardare o addirittura prevenire le malattie neurologiche, tra cui l'Alzheimer e il morbo di Parkinson, malattie in cui i rifiuti in eccesso - come i rifiuti metabolici e le proteine spazzatura - si accumulano nel cervello e portano alla neurodegenerazione". Le cellule cerebrali orchestrano pensieri, sentimenti e movimenti del corpo e formano reti dinamiche essenziali per la formazione della memoria e la risoluzione dei problemi. Ma per svolgere compiti così impegnativi in termini di energia, hanno bisogno di carburante. Il loro consumo di nutrienti dalla dieta crea rifiuti metabolici nel processo.
"E' fondamentale che il cervello smaltisca questi rifiuti metabolici, che possono accumularsi e contribuire alle malattie neurodegenerative - chiarisce Jonathan Kipnis, Distinguished, professore di patologia e immunologia, autore senior dell'articolo -. Sapevamo che il sonno è un momento in cui il cervello avvia un processo di pulizia per eliminare i rifiuti e le tossine che accumula durante la veglia. Ma non sapevamo come ciò accade. Questi risultati potrebbero essere in grado di indicarci strategie e potenziali terapie per accelerare la rimozione dei rifiuti dannosi e rimuoverli prima che possano portare a conseguenze disastrose". Ma pulire il cervello denso non è un compito semplice.
Il liquido cerebrospinale che circonda il cervello entra e si snoda attraverso intricate reti cellulari, raccogliendo rifiuti tossici mentre viaggia. Quando esce dal cervello, il fluido contaminato deve passare attraverso una barriera prima di riversarsi nei vasi linfatici della dura madre, lo strato di tessuto esterno che avvolge il cervello sotto il cranio. Ma cosa alimenta il movimento del fluido dentro, attraverso e fuori dal cervello? Studiando il cervello dei topi addormentati, i ricercatori hanno scoperto che sono i neuroni a guidare gli sforzi di pulizia inviando segnali elettrici in modo coordinato per generare onde ritmiche nel cervello, illustra Jiang-Xie. Il gruppo di ricerca ha silenziato specifiche regioni del cervello in modo che i neuroni in quelle regioni non creassero onde ritmiche. Risultato: si è capito che, senza queste onde, il liquido cerebrospinale fresco non potrebbe fluire attraverso le regioni cerebrali silenziate e i rifiuti intrappolati non potrebbero lasciare il tessuto cerebrale.
"Uno dei motivi per cui dormiamo è per purificare il cervello", dice Kipnis. "E se riusciamo a migliorare questo processo, forse è possibile dormire di meno e rimanere in salute. Non tutti hanno il vantaggio di dormire 8 ore ogni notte e la perdita del sonno ha un impatto sulla salute. Altri studi hanno dimostrato che i topi geneticamente programmati per dormire meno hanno un cervello sano. Potrebbe essere perché puliscono i rifiuti dal loro cervello in modo più efficiente? Potremmo aiutare le persone con insonnia migliorando le capacità di pulizia del loro cervello in modo che possano sopravvivere dormendo meno?". Sono alcune delle domande che restano aperte.
I modelli delle onde cerebrali cambiano durante i cicli del sonno. E, aggiungono gli autori, va notato che le onde cerebrali più alte e con ampiezza maggiore muovono i fluidi con più forza. I ricercatori sono ora interessati a capire perché i neuroni emettono onde con ritmicità variabile durante il sonno e quali regioni del cervello sono più vulnerabili all'accumulo di scorie. "Pensiamo che il processo di pulizia del cervello sia simile al lavaggio dei piatti", spiega il neurobiologo Jiang-Xie. "Si inizia, ad esempio, con un movimento ampio, lento e ritmico per pulire i rifiuti solubili schizzati sul piatto. Successivamente si diminuisce l'ampiezza del movimento e si aumenta la velocità di questi movimenti per rimuovere i residui di cibo particolarmente appiccicosi. Nonostante la diversa ampiezza e ritmo dei movimenti delle mani, l'obiettivo generale rimane lo stesso: rimuovere diversi tipi di rifiuti dalle stoviglie. Forse, dunque, il cervello adatta il suo metodo di pulizia a seconda del tipo e della quantità di rifiuti".
