Gli scienziati hanno dimostrato che lo stress ambientale può influenzare il normale sviluppo del sistema nervoso nei vermi che si avvicinano alla pubertà
Gli scienziati hanno cercato di capire come i nostri geni (il nostro corredo genetico) e i diversi fattori ambientali modellano la nostra sistema nervoso durante lo sviluppo iniziale quando stiamo crescendo. Questa conoscenza può favorire la nostra comprensione di diversi disturbi neurologici che sono principalmente causati dalla rottura dei normali circuiti neurali nel nostro sistema nervoso. In uno studio pubblicato su Natura, gli scienziati della Columbia University hanno studiato il sistema nervoso di piccoli vermi trasparenti (C. elegans) per chiarire la comprensione di come si configura. Mostrano che lo stress causato da fattori ambientali può avere un effetto intenso e permanente sulle connessioni in atto nel sistema nervoso ancora in via di sviluppo. Nel loro esperimento hanno fatto morire di fame i vermi maschi appena prima che i vermi subissero rapporti sessuali maturazione con l'obiettivo di arrestare la loro pubertà. L'esposizione a stress esterni, in particolare la fame, anche pochi giorni prima della maturazione sessuale ha influenzato i modelli di cablaggio dei circuiti neuronali critici nel sistema nervoso del verme, impedendo così che si verificassero i normali cambiamenti. Il programma di ricablaggio del loro sistema nervoso è stato sostanzialmente interrotto. Una volta che questi maschi "stressati" hanno attraversato la pubertà e sono diventati adulti, i circuiti immaturi rimanevano ancora nel loro sistema nervoso facendoli continuare ad agire immaturi. La loro immaturità è stata giudicata osservando che i vermi maschi adulti stressati hanno mostrato un'elevata sensibilità a una sostanza chimica tossica chiamata SDS rispetto ai normali maschi adulti. I vermi stressati hanno anche trascorso un tempo limitato con altri vermi ermafroditi e hanno avuto difficoltà ad accoppiarsi.
Gli scienziati hanno fatto questa scoperta cruciale quando alcuni vermi sono stati accidentalmente lasciati incustoditi per alcune settimane e non hanno ricevuto cibo. Ciò ha portato a una pausa nel normale sviluppo dei vermi e sono entrati in uno stato chiamato "stato dauer". Questo stato è come un arresto temporaneo nella normale crescita di un organismo. Nel caso dei vermi, quando i vermi immaturi percepiscono qualsiasi tipo di stress, si verifica una pausa temporanea nella loro normale crescita per mesi e successivamente, una volta passato lo stress, la loro crescita riprende. Quindi, dopo che lo stress della fame è passato, i vermi sono tornati al loro ambiente normale e hanno continuato a maturare fino a diventare adulti. Esaminando il sistema nervoso dei vermi ora adulti, si è visto che alcune connessioni immature nelle code dei vermi maschi sono state mantenute che idealmente sarebbero state eliminate (o potate) durante la maturazione sessuale. I ricercatori hanno studiato ulteriormente per affermare che lo "stato dauer" è stato causato esclusivamente dallo stress della fame e non da qualsiasi altra forma di stress. Lo stress ha portato alla rimappatura dei loro schemi elettrici. Gli effetti opposti di due neurotrasmettitori – serotonina e octopamina – controllano la potatura dei circuiti. I vermi stressati avevano un'elevata quantità di octopamina che quindi bloccava la produzione di serotonina. Se la serotonina è stata somministrata a maschi immaturi durante lo stress, allora ha avuto luogo la normale potatura e gli adulti iniziano a mostrare una reazione matura all'SDS. In confronto a quando l'octopamina è stata somministrata a maschi immaturi, ciò ha impedito la potatura del circuito. Lo studio suggerisce che lo stress può avere un probabile effetto sui cambiamenti nel sistema nervoso quando è in corso lo sviluppo iniziale. Il neurotrasmettitore serotonina è associato alla condizione mentale di depressione negli esseri umani.
Questa possibilità potrebbe essere vera anche per gli umani allora? Non è semplice negli umani poiché abbiamo un sistema nervoso molto più grande e complicato rispetto agli animali. Tuttavia, i vermi sono organismi modello semplici ma efficienti per studiare e analizzare i sistemi nervosi. I ricercatori principali di questo studio hanno avviato un progetto chiamato ceNGEN attraverso il quale mapperanno il patrimonio genetico e l'attività di ciascun neurone nel sistema nervoso del verme C. elegans, il che aiuterebbe a comprendere più dettagliatamente le strutture del sistema nervoso e la possibile collaborazione tra il proprio patrimonio genetico e le proprie esperienze.
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Fonte (s)
Bayer EA e Hobert O. 2018. L'esperienza passata modella il cablaggio neuronale sessualmente dimorfico attraverso la segnalazione monoaminergica. Natura. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0452-0
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