Gli scienziati scoprono come gli esseri umani sviluppano cervelli più grandi rispetto ad altre scimmie

Gli organoidi del cervello umano crescono sostanzialmente più grandi di quelli di gorilla e scimpanzé: gli scienziati si sono chiesti come e ne è nato uno studio che è il primo a spiegare questo fenomeno.

Se i cervelli umani crescono molto più grandi di quelli delle altre scimmie, con un numero di neuroni tre volte maggiore, , secondo gli scienziati è per un interruttore molecolare.

Lo studio, condotto dai ricercatori del Laboratorio di biologia molecolare del Medical Research Council (MRC) a Cambridge, nel Regno Unito e pubblicato sulla rivista Cell, ha confrontato gli “organoidi cerebrali” (tessuti 3-D cresciuti da cellule staminali che modellano lo sviluppo iniziale del cervello) che sono stati coltivati ​​da cellule staminali umane, di gorilla e di scimpanzé, ottenendo informazioni su come si sia sviluppato diversamente il cervello nei diversi casi.

Durante le prime fasi dello sviluppo del cervello, i neuroni sono costituiti da cellule staminali chiamate progenitori neurali.

Queste cellule progenitrici hanno inizialmente una forma cilindrica che facilita la loro divisione in cellule figlie identiche con la stessa forma. Più volte le cellule progenitrici neurali si moltiplicano in questa fase, più neuroni ci saranno in seguito. Man mano che le cellule maturano e rallentano la loro moltiplicazione, si allungano, formando una forma simile a un cono gelato allungato.

Gli scienziati hanno scoperto che nei gorilla e negli scimpanzé questa transizione si verifica nell’arco di circa cinque giorni, mentre negli umani, impiega circa sette giorni. Sostanzialmente, le cellule progenitrici umane mantengono la loro forma cilindrica più a lungo rispetto alle altre scimmie e durante questo periodo si dividono più frequentemente, producendo più cellule. Questo potrebbe essere in gran parte responsabile del numero circa tre volte maggiore di neuroni nel cervello umano rispetto al cervello di gorilla o scimpanzé.

È quindi il cambiamento ritardato nella forma delle cellule nel cervello iniziale a cambiare il corso dello sviluppo.

La scienza conferma: la musica agisce sui neuroni

La musica è un bene per il corpo e l’anima. Ad affermarlo, un nuovo studio giapponese. Gli scienziati hanno dimostrato che l’ascolto di determinati generi musicali può influenzare l’attività cerebrale dei soggetti. E i benefici non si fermano lì.

La musica può migliorare l’umore. Può perfino alleviare il dolore dei pazienti con gravi malattie, come il cancro, e i musicoterapisti lo sanno bene.

La musicoterapia, infatti, tratta i problemi cognitivi, emotivi, fisici e sociali attraverso interventi accuratamente studiati. Ha effetti straordinari sui bambini, sulle persone depresse o i malati di Alzheimer.

I ricercatori giapponesi della Tokai University (Tokai) hanno voluto esaminare il lobo frontale, il più grande dei quattro lobi del cervello umano, durante l’esposizione di alcuni soggetti a una melodia.

Il lobo frontale controlla la personalità e le capacità comunicative. Interviene nell’espressione delle nostre emozioni, nella risoluzione dei problemi, nella formazione dei ricordi, nella traduzione da una lingua all’altra e nelle scelte.

Il gruppo di studio era composto da 22 donne volontarie. L’età media era di 21 anni. Nessuno dei partecipanti era affetto da alcuna patologia.

E’ stato chiesto loro di prestare attenzione a una musica o di parteciparvi attivamente: i partecipanti attivi battevano le mani secondo il ritmo. Durante l’ascolto, il team di ricerca esaminava il lobo frontale, misurando i livelli di ossigeno-emoglobina (ossi-Hb), cortisolo, alfa-amilasi e immunoglobulina A nel cervello.

I ricercatori di Tokai hanno scoperto che l’ascolto causava cali significativi dei livelli di ossi-Hb in varie parti del lobo frontale, causando rilassamento. La partecipazione attiva, invece, influiva sulla quantità di cortisolo, alfa-amilasi e immunoglobulina A. Questi prodotti chimici svolgono un ruolo importante nello stress e nella tensione.

I ricercatori hanno concluso che la musicoterapia attiva potrebbe contribuire a migliorare la capacità mentale dei partecipanti, influendo su diversi livelli di coscienza.

I gechi possono rigenerare parte del loro cervello e sulla base di questo esempio potremmo riuscire a guarire i nostri

Finora quello che si è sempre detto sui gechi è che possono far ricrescere la loro coda e la loro spina dorsale, ma a quanto pare non sono le uniche due parti del loro corpo che possono rigenerare. A quanto dicono i ricercatori della University of Guelph, questi animali sono capaci di rigenerare anche il loro cervello.

Lo studio, recentemente pubblicato sulla rivista «Scientific Reports», racconta che questa capacità meravigliosa potrebbe diventare una risorsa anche per noi, aprendo una nuova area di ricerca per il trattamento delle lesioni cerebrali e della loro degenerazione.

I ricercatori hanno iniziato questa ricerca proprio perché, consapevoli della capacità dei gechi di rigenerare alcune parti dei loro corpi, hanno sospettato che ci potesse essere qualcosa di interessante anche nel loro cervello. Così hanno iniettato nelle cellule cerebrali dei gechi leopardini un’etichetta chimica che potesse aiutare a rilevare ogni nuova cellula formata: è stato in questo modo che sono riusciti a vedere il meccanismo e che hanno scoperto che ce ne erano molti di più di quante ne avessero previste.

I ricercatori sono stati anche in grado di identificare un tipo di cellula staminale che si trasformava regolarmente in cellule cerebrali nella corteccia mediale degli animali, una parte del cervello che svolge la stessa funzione dell’ippocampo nell’uomo – è la prima volta che gli scienziati scoprono che le cellule staminali sono state coinvolte nella formazione di nuovi neuroni nel cervello di un geco leopardino.
Poiché i gechi sono più vicini agli umani che agli anfibi o ai pesci, che sono i soggetti della maggior parte delle ricerche sulla rigenerazione, questa scoperta potrebbe davvero cambiare la maniera in cui studiamo il cervello.

Gli scienziati si avvicinano ad avere una risposta definitiva per la problematica dell’incremento improvviso di temperatura corporea nelle donne in menopausa

I ricercatori hanno scoperto che stimolando particolari cellule cerebrali nei topi si ottiene lo scatenare delle vampate di calore e questa, anche se potrebbe sembrare un’informazione priva di interesse per noi, potrebbe essere una scoperta in grado di portare a terapie migliori per le donne che attraversano la menopausa.

I ricercatori della University of Washington, infatti, hanno spiegato che anche gli esseri umani hanno quelle stesse cellule cerebrali, note come neuroni Kiss1, ed è questo il motivo per cui questo nuovo studio, pubblicato sulla rivista «Cell Reports» e finanziato dal National Institutes of Health degli Stati Uniti, può farci avvicinare a una risposta definitiva su queste problematica.

Partendo dal presupposto che l’attività dei neuroni dipende dagli ormoni sessuali, compresi gli estrogeni – che si abbassano nel corpo di una donna durante la menopausa –, l’eventuale controllo della proteina presente nei neuro Kiss1 potrebbe aiutare a fermare le vampate con una terapia alternativa a quella presente.
In questo momento, il trattamento più comune per le vampate di calore è la terapia ormonale sostitutiva che, però, crea effetti diffusi su tutto il corpo e facilita efficacemente le vampate di calore. Se invece si trovasse una nuova opzione agente proprio su questa problematica, si potrebbe ottenere un cambio di pratica virtuoso – e delle virtuose conseguenze.

Inoltre, non tutte le donne possono usare la terapia ormonale – per esempio, quelle che hanno avuto tumori al seno o all’utero sono troppo sensibili agli estrogeni per farne uso.

Per lo studio, i ricercatori hanno usato topi geneticamente modificati per vedere cosa succedeva quando manipolavano i neuroni Kiss1. Hanno scoperto che l’attivazione delle cellule innescava un aumento della temperatura cutanea degli animali, seguito da un aumento della temperatura corporea interna. L’effetto è stato più pronunciato nei topi femmina le cui ovaie erano state rimosse per ridurre i loro livelli di ormoni sessuali.
La speranza è che questo studio apra la strada a una soluzione definitiva.

Le api valutano le informazioni e si comportano in gruppo come fanno i neuroni

Quando le singole api si uniscono, formano una sorta di superorganismo dove ognuna agisce come un neurone della materia grigia o bianca del cervello. Ad affermarlo, i ricercatori della University of Sheffield. Questa scoperta potrebbe avere delle ripercussioni nell’ambito dell’entomologia e della neurologia, aiutando la robotica e tutto quello che ha a che fare con l’intelligenza artificiale.

Per arrivare a queste conclusioni, il team ha applicato le leggi della psicofisica, branca della scienza che si occupa di come il cervello umano elabori gli stimoli sensoriali e come le decisioni possano essere prese sulla base di input. Secondo i dati raccolti, le api seguono davvero la psicofisica, ma solo se in gruppo. Da sole di comportano diversamente.

Le api prese in esame dovevano inviare le cosiddette api scout a raccogliere informazioni e determinare, successivamente, quale fosse il posto migliore per fare un nido. Quando dovevano scegliere tra due siti equivalenti, prendevano una decisione collettiva.

Questo studio è eccitante perché dimostra che le colonie di api mellifere aderiscono alle stesse leggi del cervello quando prendono decisioni collettive. Tracciando paralleli tra le api in una colonia e i neuroni in un cervello, possiamo capire i meccanismi generali alla base.

È interessante notare che, almeno per quanto riguarda il cervello umano, le leggi della psicofisica non si applicano affatto ai singoli neuroni. Proprio come il cervello, le colonie di api mellifere prendono decisioni usando i dati a cui hanno accesso e soppesando l’apparente qualità di questi prima di andare avanti.

Le api non smettono mai di stupirci, con i loro comportamenti e le loro caratteristiche. Una curiosità: lo sapevate la lingua delle api è multiuso?

I ricercatori stanno creando una accurata mappa cerebrale, come se fosse un «museo digitale» della nostra mente, grazie a una specie di videogioco online

Sono molte le nostre speranze per curare malattie, inventare tecnologie e gestire meglio la nostra decadenza cerebrale che dipendono tutte dalla stessa cosa: la conoscenza del nostro cervello. 

Per questo, un team di ricercatori ha creato un «museo digitale» che permette di poter accedere a una mappa del cervello umano che conta di essere sempre più accurata – gli scienziati lo hanno raccontato in uno studio pubblicato sulla rivista «Cell».

Il cervello contiene circa 100 miliardi di neuroni che creano 100 trilioni di connessioni. Nonostante tutti i nostri progressi tecnologici, sappiamo ancora molto poco su come funzionano questi neuroni, e fino a quando non lo scopriremo, continueremo a costruire ricerche sul cervello che si basano su dati incompleti.

Nel 2012, i ricercatori del Princeton Neuroscience Institute (PNI) hanno lanciato Eyewire, un progetto che rende la mappatura di queste cellule simile a un videogioco.

Il «gioco» inizia con un segmento minuscolo di una retina di topo scansionato nel 2009. I giocatori tracciano quindi le svolte dei neuroni in questi dati, un piccolo «cubo» di circa 4,5 micron di diametro alla volta – quindi davvero piccolissimo. Dopo che un giocatore ha completato un cubo, dai cinque ai 25 altri giocatori esaminano la mappa e una volta verificato come accurato, il cubo entra nel Museo di Eyewire, un archivio digitale interattivo a cui chiunque può accedere – per incoraggiarli, i giocatori possono vincere distintivi, scalare una classifica e molti altri sistemi di competizione.

Si tratta di un vero e proprio atlante cerebrale a cui, finora, hanno partecipato oltre un quarto di milione di persone – sono stati prodotti più di 10 milioni di cubi che si combinano per mappare più di 3.000 cellule neurali e sono stati scoperti sei nuovi tipi di neuroni.

Anche se il progetto Eyewire si concentra solo su un piccolo segmento di un cervello di topo, incorpora pure un software di intelligenza artificiale che impara da ogni cubo prodotto dall’uomo, migliorando la propria capacità di tracciare i percorsi dei neuroni.
Tra gli sforzi degli umani e dell’intelligenza artificiale, potremmo essere più vicini che mai a mappare il complesso cervello umano – e a raggiungere i molti obiettivi nobili che abbiamo per il futuro dell’umanità.

Per aiutare il corpo a combattere contro le malattie, gli scienziati stanno imparando a decodificare i segnali cerebrali

Il nostro cervello non si spegne mai, non smette mai di «parlare»: anche quando dormiamo, la nostra testa è in costante comunicazione con ogni parte del nostro corpo, inviando impulsi elettrici e sostanze chimiche specifiche attraverso i muscoli e gli organi per fare in modo che il meccanismo generale venga mantenuto attivo senza intoppi. Anche se conosciamo alcune delle basi del suo funzionamento, in realtà la maggior parte di ciò che riguarda il cervello rimane ancora abbastanza misteriosa.

Per questo i ricercatori si sono prefissati questo importante compito di comprensione del «linguaggio» del cervello perché questo potrebbe aiutarci a gestire meglio la reazione del nostro corpo alle malattie.

Lo studio, pubblicato sulla rivista «PNAS», si è concentrato soprattutto su due tipi di composti che interagiscono con il sistema nervoso e che si chiamano citochine. Le citochine sono fondamentali per il nostro sistema immunitario: sono i segnali che il corpo manda quando veniamo attaccati da una potenziale minaccia e quando questa si arresta. Queste due citochine in particolare, IL-1ß e TNF, vengono prodotte dalle cellule immunitarie durante l’infezione e il trauma. I ricercatori hanno sperimentato il loro isolamento e la loro decodificazione sul nervo vago dei topi, che collega i loro cervelli a molti organi vitali del corpo – inclusi cuore, polmoni e tratto gastrointestinale –, sperando che questo potesse essere l’inizio di una serie di studi per scoprire in che modo si possono utilizzare gli strumenti naturali del cervello per curare le malattie croniche.

In questa maniera, i ricercatori hanno dato un contributo importante al campo emergente della medicina bioelettrica, che cerca di trattare le malattie modificando i segnali che si muovono avanti e indietro tra i nervi. Queste due citochine un giorno potrebbero aiutarci a controllare come e quando si verifica un’infiammazione; ci vuole molto lavoro per arrivarci, ma se ci si riuscisse sarebbe un risultato davvero importante per la medicina.

A distinguere un cervello giovane da uno anziano è il numero di connessioni

Negli anziani il cervello, se sano, continua a rigenerarsi quanto quello dei giovani: a rivelarlo, per la prima volta, lo studio della Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeons, coordinato dalla ricercatrice in ambito psichiatrico Maura Boldrini.

In passato, la ricerca sugli animali aveva portato molti neuro scienziati a concludere che la capacità di neuro genesi diminuisse con l’età e praticamente cessasse con l’età adulta. Per verificare cosa succedesse negli esseri umani adulti, i ricercatori hanno esaminato un campione di ippocampi umani (parte del cervello responsabile della memoria e dell’apprendimento), prelevati da persone sane di diverse età, dopo la loro morte.

A partire da una vera “banca del cervello”, ricca di informazioni cliniche sui soggetti raccolte post-mortem con l’aiuto di amici e familiari, sono state utilizzate sonde molecolari e modelli matematici per monitorare la neuro genesi nel cervello di 28 donatori, tra i 14 e i 79 anni, stimare i diversi tipi di cellule e la distribuzione dei marcatori proteici nell’intero ippocampo.
“Abbiamo scoperto che c’erano migliaia di cellule neuroprogenitrici e neuroni immaturi sia nelle persone più giovani che in quelle più anziane”, ha detto Maura Boldrini

Le analisi hanno rivelato che i cervelli più anziani avevano uno sviluppo vascolare ridotto e livelli più bassi di proteine associate alla plasticità e alla formazione di connessioni.

“È possibile che i cambiamenti che vediamo nei cervelli più anziani siano correlati ad alcuni cambiamenti cognitivo-emozionali che avvengono con l’invecchiamento”, ha detto Boldrini, “e l’esercizio fisico , la dieta e i farmaci possono essere d’aiuto, ma sono necessari studi futuri per studiare queste idee. Con queste tecniche dovremmo essere in grado di capire meglio come maturano i nuovi neuroni e come potrebbero essere manipolati “.

In poche parole, quindi, i cervelli anziani non hanno meno neuroni ma semplicemente connessioni peggiori e una vascolarizzazione ridotta: a parità di cellule, comunicano peggio.

Per fare prevenzione, attendendo i risultati dei nuovi studi, è sicuramente importante avere uno stile di vita sano, fatto anche di grandi camminate.

Secondo uno studio recente, il cervello non produce nuovi neuroni dopo i 13 anni

Si pensava che l’ippocampo, che svolge un ruolo importante nell’apprendimento e nella memoria, continuasse a generare nuovi neuroni anche nell’età adulta – è la tesi portata da molti studi che sono stati fatti in passato – invece, secondo un recente studio, questa importante parte del cervello smette di produrre nuove cellule (ovvero nuovi neuroni) all’età di 13 anni. 

Arturo Alvarez-Buylla, professore di Chirurgia Neurologica presso la University of California, San Francisco, ha analizzato, insieme ai suoi colleghi, 59 campioni di tessuto dell’ippocampo appartenenti a persone di diverse età – dai feti agli adulti.
Lo studio, pubblicato sulla rivista «Nature», ha scoperto che il numero dei progenitori proliferanti e dei giovani neuroni nel giro dentato diminuisce drasticamente durante il primo anno di vita e si possono osservare solo pochi giovani neuroni isolati dai 7 ai 13 anni di età, portando quindi gli scienziati alla conclusion che la neurogenesi nel giro dentato non continua, o è estremamente rara, negli umani adulti.

Insomma: uno studio molto importante che dà il suo forte punto di vista sul declino dei neuroni, sollevando domande sul come e il perché questa funzione differisca tra gli umani e altre specie – visto che ce ne sono molte in cui la neurogenesi dell’ippocampo adulto è preservata.
I ricercatori non si sono fermati qui, hanno anche cercato di individuare nuove aree di indagine in cui lavorare poiché se si riuscisse a capire come far funzionare altri tipi di cellule, per esempio i precursori neurali, si potrebbe essere in grado di usarle per sostituire i neuroni che sono morti.

I ricercatori hanno scoperto che le cellule gliali, quelle non nervose che contengono più della metà del volume del cervello, sono responsabili di importanti aspetti del suo sviluppo

Un gruppo di ricercatori ha scoperto che la gran parte del nostro sviluppo cerebrale nasce da una sorgente inaspettata: le cellule della glia, ovvero le cellule non neuronali che sono sempre state considerate cellule di supporto passive. Ora, i risultati di questo lavoro, pubblicati sulla rivista «Science», mostrano che le cellule gliali sono fondamentali per lo sviluppo delle cellule nervose nel cervello, un risultato che fornisce nuove conoscenze sul modo in cui i nostri sistemi nervosi vengono costruiti.

Lo studio, infatti, ha scoperto che le questioni fondamentali nello sviluppo del cervello per quanto riguarda la tempistica, l’identità e il coordinamento della nascita delle cellule nervose possono essere compresi solo quando viene considerato il contributo gliale.

Sono due i tipi di cellule presenti nel cervello: le cellule nervose, dette anche neuroni, che da sempre monopolizzano l’attenzione dei neurobiologi, e le cellule gliali, che formano più della metà del volume del cervello. I ricercatori hanno deciso di analizzare queste ultime proprio perché sospettavano che questa presenza fisica dominante potesse significare un ruolo nello sviluppo del cervello.

La squadra ha esaminato il sistema visivo della Drosophila, altrimenti nota come la mosca di frutta, per esplorare la loro ipotesi: il sistema visivo di questa mosca, infatti, condivide alcune caratteristiche con il nostro – in particolare, quella di rilevare e elaborare la luce in tutto il suo campo visivo.

In questo modo, i ricercatori hanno scoperto che una popolazione di cellule gliali raggiunge il coordinamento dello sviluppo delle cellule nervose trasmettendo segnali dalla retina al cervello e questo è ciò che permette alle cellule di diventare effettivamente cellule nervose. Quindi la glia esercita un preciso controllo non solo su quando e dove nasce un neurone, ma anche su che tipo di neurone sarà.

Questi risultati, in pratica, riscrivono quello che sapevano sullo sviluppo del cervello, dando alle cellule gliali un ruolo molto più importante di quello da comparse che gli era stato dato fino a questo momento.