Il Cervello Umano: L'Evoluzione Che Porta Sfide e Opportunità

Gli esseri umani hanno evoluto un cervello enormemente più grande rispetto ai loro parenti primati, ma questa evoluzione ha comportato costi significativi. Un recente studio ha scoperto caratteristiche genetiche uniche che spiegano come le cellule cerebrali umane gestiscano lo stress derivante dal mantenimento di un cervello così grande. Questa ricerca potrebbe aprire nuove strade per comprendere meglio condizioni come il morbo di Parkinson e la schizofrenia.
Lo studio si è concentrato su neuroni che producono dopamina, un neurotrasmettitore cruciale per il movimento, l'apprendimento e l'elaborazione emotiva. Confrontando migliaia di neuroni della dopamina cresciuti in laboratorio, provenienti da esseri umani, scimpanzé, macachi e oranghi, i ricercatori hanno scoperto che i neuroni umani esprimono più geni che aumentano l'attività degli antiossidanti rispetto agli altri primati. Questo li rende più capaci di gestire i danni cellulari, contribuendo alla resilienza del cervello umano.

Lavoro Intenso per i Neuroni della Dopamina

La rapida espansione del cervello umano durante l'evoluzione ha creato sfide per le cellule cerebrali, simili a quelle che si sono verificate per altri aspetti fisici, come la postura eretta che ha causato problemi alle ginocchia e alla schiena. Secondo lo studio, i neuroni che producono dopamina possono essere considerati come una sorta di "giunture vulnerabili" nel cervello umano.
Il cervello umano ha aree specifiche che sono molto più grandi rispetto ai cervelli di altri primati. Ad esempio, la corteccia prefrontale è 18 volte più grande e lo striatum quasi sette volte più grande rispetto a quelli di un macaco. Tuttavia, gli esseri umani hanno solo circa il doppio dei neuroni della dopamina rispetto ai loro parenti primati, il che significa che questi neuroni devono lavorare molto più intensamente, formando oltre due milioni di sinapsi in un cervello più complesso e di dimensioni maggiori.

Come i Neuroni Umani Affrontano lo Stress

Per comprendere come i neuroni della dopamina umani possano essersi adattati alle esigenze di un cervello più grande, i ricercatori hanno coltivato versioni di queste cellule in laboratorio. Hanno utilizzato cellule staminali provenienti da umani, scimpanzé, macachi e oranghi, trasformandole in organoidi cerebrali, piccole strutture simili a un cervello, che dopo 30 giorni hanno iniziato a produrre dopamina, simulando un cervello in sviluppo.
I ricercatori hanno quindi sequenziato geneticamente i neuroni della dopamina per misurare quali geni fossero attivati e come fossero controllati. Hanno scoperto che i neuroni umani esprimevano livelli più alti di geni che gestiscono lo stress ossidativo, un tipo di danno cellulare causato dal processo energivoro di produzione della dopamina. Questi geni codificano enzimi che degradano e neutralizzano le molecole tossiche chiamate specie reattive dell'ossigeno, che possono danneggiare le cellule.
Per verificare se i neuroni umani della dopamina avessero sviluppato risposte uniche allo stress, i ricercatori hanno applicato un pesticida che causa stress ossidativo agli organoidi. Hanno scoperto che i neuroni umani aumentavano la produzione di una molecola chiamata BDNF (fattore neurotrofico derivato dal cervello), che è ridotta nelle persone con disturbi neurodegenerativi come il morbo di Parkinson. Questo aumento non è stato osservato nei neuroni degli scimpanzé, suggerendo una risposta specifica dei neuroni umani.

Verso Nuove Terapie per Malattie Neurodegenerative

Capire questi meccanismi protettivi potrebbe aiutare nello sviluppo di terapie che rafforzano le difese cellulari nelle persone a rischio di malattie come il morbo di Parkinson. Alcune di queste protezioni potrebbero non essere presenti in tutti gli individui a causa di mutazioni, creando una vulnerabilità aggiuntiva in questi soggetti.
Esistono anche dei potenziali bersagli terapeutici che potrebbero essere manipolati per migliorare la resilienza dei neuroni in modelli animali di Parkinson. Tuttavia, gli organoidi utilizzati nello studio rappresentano neuroni in fase di sviluppo, simili a quelli presenti in un embrione, e non catturano completamente la complessità dei neuroni adulti. La ricerca futura dovrà esplorare come questi meccanismi protettivi si mantengano nei neuroni maturi e in quelli invecchiati, poiché le malattie degenerative che colpiscono queste cellule tendono a manifestarsi in età avanzata.
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