Alcune aree del cervello mantengono la connettività giovanile durante l'invecchiamento
Questa capacità di mantenere un'abilità "infantile" nell'età adulta contribuisce potenzialmente alla nostra capacità di apprendere nuove abilità e formare nuovi ricordi con l'avanzare dell'età.
I ricercatori della Washington University School of Medicine di St. Louis e dell'Allen Institute for Brain Science di Seattle sono giunti alle nuove scoperte confrontando i livelli di attività genica in diverse regioni del cervello.
Hanno identificato le regioni del cervello adulto in cui i geni legati alla costruzione di nuove connessioni tra le cellule hanno livelli di attività più elevati. Gli stessi geni sono anche molto attivi nei giovani cervelli, quindi i ricercatori hanno chiamato questo modello di attività genica "infantile".
"Sapevamo già che il cervello umano adulto ha generalmente più attività tra questi geni rispetto ad altre specie strettamente correlate, tra cui scimpanzé e scimmie", ha detto il primo autore Manu S. Goyal, M.D.
"I nostri nuovi risultati collegano questa attività a una forma di produzione di energia nota per essere utile per la costruzione di strutture biologiche, come i nuovi rami delle cellule nervose necessarie per aggiungere connessioni nel cervello".
Gli scienziati ritengono che i nuovi collegamenti tra le cellule cerebrali aiutino a codificare nuovi ricordi e abilità molto tempo dopo che il cervello smette di crescere.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Metabolismo cellulare.
Diversi anni fa, l'autore senior Marcus Raichle, MD stava studiando il consumo vorace di zucchero e ossigeno del cervello per produrre energia e abilitare altre funzioni quando notò che alcune aree del cervello consumavano zucchero a tassi eccezionalmente alti.
In seguito, lui ei suoi colleghi hanno dimostrato che ciò era dovuto al fatto che queste regioni erano attivamente impegnate in un processo di produzione di energia alternativa chiamato glicolisi aerobica.
"La glicolisi aerobica sembra essere la forma di consumo di zucchero favorita dalle cellule tumorali e da altre cellule in rapida crescita", ha detto Goyal.
"Questo ci ha fatto chiedere se le regioni del cervello che utilizzano la glicolisi aerobica fossero anche quelle che avevano l'attività genica più infantile, vale a dire quelle che aiutano a formare nuove connessioni delle cellule cerebrali".
Per il nuovo studio, Raichle ha collaborato con Michael Hawrylycz, Ph.D., e ha creato l'Allen Human Brain Atlas, un database che descrive in dettaglio l'attività dei geni in diverse parti del cervello e di persone di età diverse.
Quando i ricercatori hanno utilizzato l'atlante per esaminare l'attività genica nelle regioni del cervello con alti tassi di glicolisi aerobica, hanno scoperto che queste regioni avevano un'attività genica più infantile rispetto ad altre regioni del cervello.
Hanno anche identificato più di 100 geni che erano costantemente più attivi in queste regioni che in altre.
Come parte dello studio, Goyal ha anche analizzato i dati di ricerche precedenti di altri scienziati per dimostrare che c'è più glicolisi aerobica in tutto il cervello nei bambini piccoli.
"Nel cervello adulto, la glicolisi aerobica rappresenta circa il 10-12 per cento del consumo complessivo di zucchero", ha detto.
"Nei bambini piccoli, la glicolisi aerobica rappresenta dal 30 al 40 percento del consumo complessivo di zucchero".
La glicolisi aerobica è meno efficiente per la produzione di energia rispetto alla glicolisi ossidativa, il metodo alternativo che utilizza ossigeno e zucchero. Ma gli scienziati pensano che la prima sia una migliore fonte di energia per una rapida crescita.
"Anche negli adulti, ci sono parti del cervello che stanno ancora cambiando e adattandosi rapidamente, e questo è probabilmente il motivo per cui la glicolisi aerobica continua ad essere utilizzata nel cervello adulto", ha detto Goyal.
I ricercatori ora stanno studiando se i problemi in specifiche cellule cerebrali che usano la glicolisi aerobica contribuiscono a problemi di sviluppo neurologico come l'autismo o il ritardo mentale o a disturbi neurodegenerativi come il morbo di Alzheimer.
"La capacità di supportare le esigenze metaboliche delle cellule cerebrali adulte per creare nuove connessioni potrebbe un giorno essere importante per il trattamento di lesioni cerebrali e disturbi neurodegenerativi", ha spiegato Goyal. "Abbiamo molto lavoro da fare, ma questa è una visione intrigante."
Fonte: Washington University - St. Louis
