I ricercatori dell’Università di Ottawa ritengono che il pesce zebra possa fornire indizi per capire come si sviluppa il sistema nervoso umano.
Per capire come il nostro sistema nervoso ci consente di muoverci e imparare nuovi movimenti come camminare o nuotare mentre cresciamo, i ricercatori hanno esaminato da vicino il sistema nervoso del pesce zebra e hanno costruito modelli di sviluppo di circuiti spinali per testare e comprenderne ulteriormente il funzionamento. Il loro studio computazionale “Modelling spinal locomotor circuits for movements in developing zebrafish”è stato recentemente pubblicato sulla rivista eLife.
L’autore Tuan Bui, professore associato presso il Dipartimento di Biologia, capo del Neural Motor Circuits Lab e membro dell’uOttawa Brain and Mind Research Institute., spiega:
”Capire come il midollo spinale controlla il nostro corpo è essenziale per migliorare i trattamenti per i disturbi del movimento dovuti a lesioni o malattie al sistema nervoso. Abbiamo esaminato la funzione del midollo spinale nel pesce zebra poiché il pesce zebra e i mammiferi hanno molti neuroni spinali in comune. Questi pesci d’acqua dolce sono un organismo modello ampiamente utilizzato nella ricerca biomedica.
“Studi recenti hanno descritto le manovre di nuoto del pesce zebra in crescita e dei neuroni spinali presenti in queste fasi di
sviluppo. Questi studi ci hanno motivato a chiederci quali cambiamenti nel midollo spinale aiutano i giovani pesci zebra ad acquisire nuovi movimenti di nuoto man mano che maturano”.
Che ruolo gioca il midollo spinale?
”Il midollo spinale è una struttura tubolare lunga, sottile che si estende dal tronco cerebrale alla parte inferiore della colonna vertebrale. Contiene diverse popolazioni di cellule nervose (neuroni) che aiutano a controllare e coordinare tutti i muscoli del corpo e aiutano a fare movimenti. Non comprendiamo ancora appieno il ruolo di ciascun neurone spinale e come comunicano con altri neuroni e muscoli per facilitare il movimento negli animali”.
”All’inizio dello sviluppo, si formano nuovi neuroni nel midollo spinale e vengono create nuove connessioni tra i neuroni spinali. Per gli animali giovani, compresi i bambini umani, la formazione di questi nuovi neuroni e la creazione di queste connessioni neurali coincide con la capacità di fare nuove manovre più abili man mano che il corpo cresce e matura. Un approccio per capire come il midollo spinale controlla il nostro corpo è esaminare come i nuovi neuroni e le connessioni sono responsabili dell’acquisizione di nuovi movimenti”.
Cosa ha scoperto il tuo team?
”Abbiamo costruito modelli computazionali del midollo spinale in diverse fasi dello sviluppo. Le simulazioni hanno mostrato che alcune manovre di nuoto nel pesce zebra potrebbero derivare dall’aggiunta di nuovi neuroni specifici al midollo spinale e nuove connessioni tra i neuroni spinali. Queste aggiunte hanno permesso al midollo spinale di controllare il ritmo e la durata dei nuovi movimenti”.
”Abbiamo anche identificato modelli di attività neurale che si ripetono in diversi movimenti. Ad esempio, per fare battiti di coda che si alternano tra i lati sinistro e destro, i neuroni su un lato del midollo spinale eccitano i neuroni sull’altro lato per cambiare la direzione del battito della coda. Questi modelli possono essere presenti nel modo in cui gli esseri umani svolgono attività locomotorie come camminare e nuotare”.
Perché è importante?
”I nostri modelli identificheranno nuove funzioni di diversi neuroni nel midollo spinale coinvolti nel facilitare i movimenti. Una migliore comprensione di come funziona il midollo spinale aiuterà a identificare i neuroni da indirizzare per ripristinare i movimenti. Tuttavia, a beneficio delle persone con movimenti compromessi a causa di lesioni o malattie, i nostri risultati dovranno essere combinati con metodi per riparare o riattivare il sistema nervoso”.
