Le cellule di Purkinje scoppiano in vita con eccitazioni dipendenti dallo stato

Disegno di cellule di Purkinje (A) e cellule granulose (B) dal cervelletto dei piccioni di Ramón y Cajal, 1899.

Fonte: Santiago Ramón y Cajal / Doman pubblico

Un nuovo studio condotto da ricercatori in India ha scoperto che le cellule di Purkinje nel cervelletto si alternano tra uno stato "inattivo" silenzioso e uno stato "in alto" di scoppio. Lo studio del settembre 2015, "L'eccitazione sinaptica mediata dal recettore AMPA guida lo scoppio dipendente dallo stato nei neuroni di Purkinje delle larve di zebra", è stato pubblicato su eLife .

Utilizzando una tecnica rivoluzionaria, Mohini Sengupta e Vatsala Thirumalai, del Centro nazionale per le scienze biologiche (NCBS) di Bangalore, hanno scoperto che le cellule di Purkinje emettono segnali elettrici in due modi diversi a seconda della tensione sulle loro superfici cellulari.

Unico zebrafish Il neurone di Purkinje si è riempito di tintura rossa.

Fonte: per gentile concessione di Rohit Suratekar e Mohini Sengupta

La prima modalità, chiamata "down", si verificava quando l'interno della cella era più negativo rispetto all'esterno. In questo stato, le cellule rimasero in silenzio fino a quando arrivarono i segnali provenienti da un'altra parte del cervello, e in quel momento emettevano una scarica di impulsi.

Nella seconda modalità, chiamata "up", l'interno della cella era meno negativo rispetto a quello esterno e le celle di Purkinje inviavano impulsi di scoppio ad una velocità costante. In questa modalità, queste cellule ignoravano qualsiasi impulso proveniente da altre parti del cervello.

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Il team dell'NCBS ha condotto la ricerca sui giovani zebrafish che sono trasparenti perché non hanno ancora sviluppato un cranio. I ricercatori sono stati in grado di far brillare specifiche cellule di Purkinje in questi pesci, iniettandovi del DNA.

"Qualunque cosa stia facendo il cervelletto, ne sta facendo un sacco."

Cervelletto in rosso.

Fonte: database Wikimedia / Lifescience

Il cervelletto (latino per "piccolo cervello") fu identificato da Leonardo da Vinci nel 1504 quando fece dei getti di cera del cervello umano. Tradizionalmente, il cervelletto è considerato la sede dell'equilibrio, della propriocezione e della messa a punto di abilità motorie come servire una palla da tennis, andare in bicicletta o suonare il piano.

Mio padre, Richard M. Bergland, era neurochirurgo, neuroscienziato, tennista di livello nazionale e autore di The Fabric of Mind (Viking). Mio padre era ossessionato dalle cellule di Purkinje e dal cervelletto. Ha passato questa ossessione a me.

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Sin dall'inizio, The Athlete's Way (St. Martin's Press) è stato costruito attorno a un modello di cervello diviso che mio padre e io abbiamo creato chiamato "cervello cerebrale" che ospita la funzione esecutiva degli sport nel cervello (latino per "cervello"). "), E le abilità automatiche e la memoria muscolare delle prestazioni nel cervelletto. A p. 12, scrivo:

Mio padre è sempre stato affascinato dalle cellule di Purkinje del cervelletto e dalla loro capacità di conservare la memoria muscolare. Quando ero bambino a giocare a tennis tutti i giorni, le sue parole echeggiavano nella mia mente. "Scava i solchi nel cervelletto, Chris. Pensa a martellare ea forgiare la tua memoria muscolare ad ogni colpo. "

Fonte: cortesia di Viking

Il cervelletto rappresenta solo il 10% del volume cerebrale, ma contiene oltre il 50% dei neuroni totali del cervello . Sulla base di questo fatto, mio ​​padre avrebbe detto: "Non sappiamo esattamente cosa stia facendo il cervelletto, ma qualunque cosa stia facendo, ne sta facendo un sacco."

Negli ultimi anni, gli studi hanno scoperto che il cervelletto può avere un ruolo centrale nella funzione cognitiva e nella creatività. Anomalie nei neuroni del cervelletto e del Purkinje sono state recentemente collegate ai disturbi dello spettro autistico (ASD).

Gli ultimi risultati di NCBS indicano che le cellule di Purkinje ricevono una copia delle istruzioni inviate ai muscoli e quindi generano una scarica di impulsi in risposta. I ricercatori ritengono che l'esistenza degli stati "su" e "giù" sia un meccanismo che consente alle cellule di Purkinje di "scegliere" se ascoltare queste istruzioni o ignorarle.

Conclusione: le cellule di Purkinje e il cervelletto meritano il riflettore

Credo che le cellule di Purkinje e il cervelletto siano state sottovalutate dal mainstream per troppo tempo. Come neuroscienziato, mio ​​padre era un visionario che si sentiva frustrato dalle limitazioni della tecnologia di imaging cerebrale per dimostrare le sue idee radicali e le sue ipotesi sulle cellule di Purkinje e sul cervelletto nel suo laboratorio. Questa è una delle ragioni per cui ero entusiasta di leggere lo studio NCBS ieri e di condividere le loro scoperte con voi qui.

Le cellule del cervelletto e del Purkinje rimangono enigmatiche. È importante che i ricercatori continuino a ricevere finanziamenti per sviluppare migliori metodi di imaging cerebrale ed esperimenti che consentiranno di comprendere meglio i neuroni di Purkinje e il cervelletto in futuro.

Se vuoi saperne di più sulle cellule di Purkinje e sul cervelletto, dai un'occhiata ai miei post precedenti sul blog di Psychology Today o agli estratti gratuiti di The Athlete's Way ,

• "Come sono le cellule di Purkinje nel cervelletto legate all'autismo?"
• "L'autismo, le cellule di Purkinje e il cervelletto sono intrecciati"
• "Ulteriori collegamenti di ricerca autismo e il cervelletto"
• "Come funziona la memoria muscolare a lungo termine di Practive Hardwire?"
• "La neuroscienza del conoscere senza sapere"
• "No. 1 La pratica del motivo rende perfetti "
• "The Wacky Neuroscience of Forgetting How to Ride a Bicycle"
• "Vuoi migliorare le tue capacità cognitive? Vai a scalare un albero! "
• "The Neuroscience of Madonna's Enduring Success"
• "Come funziona il tuo contro-cervelletto 'Paralisi per analisi'?"
• "I neuroscienziati scoprono come la pratica rende perfetti"
• "Perché Overthinking causa l'arresto degli atleti?"
• "Il cervelletto influenza profondamente i nostri pensieri ed emozioni"
• "La neuroscienza di calmare un bambino"
• "Perché Overthinking sabota il processo creativo?"
• "Il cervelletto può essere la sede della creatività"
• "La neuroscienza dell'immaginazione"
• "La dimensione del cervelletto è legata all'intelligenza umana?"
• "Superfluidità: decodifica l'enigma della flessibilità cognitiva"

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