Plasticità neuronale

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1 Luca Bonfanti Neuroscience Institute Cavalieri Ottolenghi University of Turin Plasticità neuronale Come l attività fisica può scolpire il nostro cervello

2 L oggetto biologico più complesso dell universo conosciuto

3 Complessità architetturale del sistema nervoso Pelle, sangue, osso Numero di elementi: miliardi di neuroni più di 100 miliardi di cellule gliali un neurone riceve sinapsi Organizzazione non modulare: intreccio di prolungamenti sinapsi diverse secondo la posizione più di 40 neurotrasmettitori diversi tipi di neuroni

4 Complessità architetturale del sistema nervoso Numero di elementi: miliardi di neuroni più di 100 miliardi di cellule gliali un neurone riceve sinapsi Organizzazione non modulare: intreccio di prolungamenti sinapsi diverse secondo la posizione più di 40 neurotrasmettitori diversi tipi di neuroni

5 Come studiare il cervello? Attività Struttura cellulare Imaging

6 Noi facciamo questo Struttura cellulare A m b i e n t e?

7 L attività fisica stimola la plasticità sinaptica Tempo 0 5 ore dopo Tempo 0 1 ora dopo Nuove sinapsi si possono formare e altre scomparire. Modificando così i circuiti preesistenti.

8 Il cervello dei gemelli monovulari è uguale alla nascita ma diventa sempre più diverso con il passare degli anni.

9 Spine dendritiche Plasticità sinaptica A m b i e n t e

10 età

11 Cresce Invecchia Si modifica Modificazioni strutturali di elementi pre-esistenti

12 Cellule appena nate in un cervello adulto pronte a trasformarsi in nuovi NEURONI

13 ma sui libri di scuola c è scritto che i neuroni del cervello non si rigenerano?!

14 Fino a vent anni fa, erano tutti d accordo nel dire: Il cervello è statico. I neuroni non possono essere sostituiti o aggiunti. lo avevano detto 2 premi Nobel Ramon Y Cajal Camillo Golgi

15 Nel 1993 si è scoperto che in tutti i mammiferi (uomo compreso) esistono 2 zone neurogeniche adulte vicino ai ventricoli nell ippocampo

16 Ippocampo Ventricolo Bonfanti et al., Neuroscience, 1992

17 Bordeaux, 1992 Ventricolo Progenie di cellule staminali neurali marcate con PSA-NCAM L'esperto è una persona che ha fatto in un campo molto ristretto tutti i possibili errori. Niels Bohr

18 La nicchia staminale cerebrale Un ASTROCITA. E lui la staminale Una MITOSI, Cioè una cellula in divisione Un NEUROBLASTO, Cioè un giovane neurone Foto: Giovanna Ponti

19 1 cellula staminale 16 neuroni, in 4 giorni Circa al giorno (nel cervello del topo)

20 a Mettiamo i topi in gabbie con diversi ambienti Ambiente normale (senza stimoli) b Ruota per attività fisica c Ambiente arricchito

21 Nel caso qualcuno non abbia capito Che noia..

22 Ecco cosa succede nell ippocampo Topo normale Topo corridore La neurogenesi è aumentata nell ippocampo dei topi corridori

23 Attività fisica e ambiente arricchito aumentano la neurogenesi

24

25 Anche l apprendimento stimola la neurogenesi Lo sforzo fatto per apprendere è un altro stimolo alla plasticità.

26 E così via (non abbiamo abbastanza tempo per raccontare tutto) Attività motoria Attività intellettuale Stress

27 Neurogenesi adulta

28 Progenitori locali, parenchimali NG2 NG2BrdU Map5 BrdU (15days) Map5Olig2 Map5Sox2

29 Newly generated cerebellar interneurons BrdUDCX Doublecortin (DCX) Pax2DCX Pax2: trascription factor (Marker for cerebellar interneuron precursors of neuroepitheliale origin BrdU+ (2 months post-injection) Ponti et al., 2008, PLoS ONE

30 Newly generated striatal neurons DCXKi67 Luzzati et al., 2006, J Neurosci

31 NEURONI IMMATURI (non neogenerati) Neuroni corticali dello strato II Topo Coniglio Cellule immature Non neogenerate Gatto Bonfanti and Nacher 2012 Prog. Neurobiol.

32 SISTEMI di CELLULE DCX+ NEL CERVELLO DELLA PECORA Corpo calloso Corteccia Stream anteriore del corpo calloso (sacc) Neuroni dello strato II corticale (CLIIN) Formazione capsulare (FC) Capsula esterna

33 Ratto Ratto Topo Ratto (36 mesi)

34 La strada è ancora lunga

35

36

37 Neuroscience Institute Cavalieri Ottolenghi Al NICO lavorano 8 gruppi di ricerca dell Università di Torino L attività di ricerca dell istituto è dedicata a indagare la struttura e la funzione normale del sistema nervoso, i processi patologici e degenerativi e i meccanismi di riparazione.

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