Attivare gli astrociti nella base del telencefalo mantiene i topi svegli senza manifestare alcun segno di sonnolenza.

26 agosto 2023 caratteristica

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di Ingrid Fadelli, Medical Xpress

Si sa che il sonno supporta il corretto funzionamento del corpo, compreso il cervello, permettendogli di riposare, recuperare e ricaricarsi. Mentre innumerevoli neuroscienziati e ricercatori medici stanno cercando di comprendere meglio questo importante processo biologico, gran parte dei suoi fondamenti neurali è ancora sconosciuta.

Ricercatori presso Washington State University (WSU) hanno condotto studi per investigare il ruolo degli astrociti, una sottocategoria di cellule gliali conosciute per regolare diverse funzioni cerebrali e corporee, nel sonno e nella veglia. Il loro articolo più recente, pubblicato nel Journal of Neuroscience, mostra che l'attivazione degli astrociti nella sostanza basilare del cervello (cioè una regione cerebrale che supporta la regolazione del sonno, del risveglio e della temperatura corporea) ha causato nei topi l'essere svegli a tempo indeterminato senza mostrare alcun segno di sonnolenza.

"Il nostro studio è stato parte di una più ampia ricerca sulle cellule cerebrali e i circuiti che ci rendono sonnolenti", ha dichiarato Marcos Frank, uno dei ricercatori che hanno condotto lo studio, a Medical Xpress. "Gli scienziati si riferiscono a questo come 'sonnolenza indotta', e non abbiamo ancora una spiegazione completa della sonnolenza indotta. Nel 2009, abbiamo pubblicato la prima evidenza che una classe di cellule non neuronali chiamate astrociti gliali influenza la sonnolenza indotta in vivo. Da allora, stiamo cercando di capire il ruolo preciso degli astrociti nel sonno e nella veglia".

L'obiettivo principale del recente lavoro di Frank e dei suoi colleghi era comprendere meglio come gli astrociti nella sostanza basilare del cervello influenzino il sonno, la veglia e la sonnolenza complessiva. Per fare ciò, i ricercatori hanno utilizzato una serie di tecniche genetiche e chimiche avanzate per modificare reversibilmente l'attivazione degli astrociti nella sostanza basilare del cervello del topo.

"Abbiamo utilizzato una tecnica 'chemo-genetica' per esprimere un recettore per una piccola molecola normalmente non espressa nel cervello dei mammiferi", ha spiegato Frank. "Quando attivato da un farmaco speciale, questo recettore attiva gli astrociti. Abbiamo combinato questo con misure standard dell'attività cerebrale e dell'attività motoria, che insieme ci dicono se l'animale è sveglio o addormentato".

Per assicurarsi che gli effetti osservati fossero specificamente legati all'attivazione chemo-genetica degli astrociti, il team ha anche effettuato diversi esperimenti di controllo, in cui gli stessi topi sono stati osservati in circostanze simili ma senza l'attivazione degli astrociti. In definitiva, i ricercatori hanno osservato che l'attivazione degli astrociti nella sostanza basilare del cervello risultava nei topi che rimanevano svegli per diverse ore senza mostrare segni tipici di sonnolenza.

"Sembra che i topi fossero svegli senza 'costi', o in altre parole senza un aumento della sonnolenza", ha detto Frank. "Questo è stato inaspettato per noi e ha diverse importanti implicazioni. Primo, i nostri risultati sfidano l'idea che il nostro bisogno di sonno sia generato dalla semplice veglia. Invece, potrebbe richiedere un insieme specifico di interazioni tra le sottocategorie delle cellule cerebrali".

Nel complesso, le recenti scoperte raccolte da questo team di ricercatori evidenziano il ruolo chiave di alcuni circuiti neuronali-gliali nella modulazione del sonno indotto e della veglia. In futuro, potrebbero aprire la strada a nuove e interessanti scoperte sugli aspetti neurali del sonno, consentendo potenzialmente anche la creazione di farmaci che permettano alle persone di rimanere sveglie e lucide per periodi prolungati.

"Immaginate un mondo in cui (se tutto ciò si traducesse negli esseri umani) i lavoratori a turni non si addormentano e per periodi prolungati, astronauti, piloti, soldati, operatori sanitari, soccorritori possono fare a meno del sonno", ha aggiunto Frank.

"Siamo ancora molto all'inizio di questo processo, ma se dovesse accadere, cambierebbe per sempre i limiti delle prestazioni umane. I nostri prossimi lavori si concentreranno su cosa succede successivamente nella catena di eventi quando attiviamo gli astrociti nella sostanza basilare del cervello. Ciò porta a cambiamenti nei neuroni circostanti e come spiega i nostri risultati? Cosa controlla normalmente questo processo nel cervello sano, e questa veglia attivata dagli astrociti è la stessa veglia normale? Queste sono tutte domande alle quali speriamo di rispondere nei nostri futuri studi".

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