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Ricercatori hanno utilizzato un modello murino per studiare un processo in cui i neuroni cambiano in risposta agli stimoli a seconda della lunghezza del giorno, innescando cambiamenti comportamentali correlati.
I cambiamenti stagionali dellla durata del giorno sono stati associati un po’ a tutto, dal sonno e dai modelli alimentari al cervello e all’attività ormonale. Il disturbo affettivo stagionale (SAD) è un ottimo esempio: un tipo di depressione correlata alla ridotta esposizione alla luce solare naturale, che si verifica in genere durante i mesi invernali e più spesso a latitudini più elevate quando le ore diurne sono più brevi.
La fototerapia si è dimostrata un rimedio efficace per il trattamento del SAD, oltre a malattie come la depressione maggiore non stagionale, la depressione postpartum e il disturbo bipolare, ma il modo in cui i cambiamenti stagionali nella durata del giorno e nell’esposizione alla luce influenzano e alterano il cervello a livello cellulare e circuitale non è ben chiaro.
In un nuovo studio, pubblicato il 2 settembre 2022 su Science Advances, i ricercatori della University of California San Diego School of Medicine hanno utilizzato un modello murino per studiare un processo in cui i neuroni cambiano l’espressione di neurotrasmettitori in risposta agli stimoli a seconda della lunghezza del giorno, innescando cambiamenti comportamentali correlati.
Nascosto all’interno dell’ipotalamo del cervello umano c’è una piccola struttura chiamata nucleo soprachiasmatico (SCN), costituito da circa 20.000 neuroni. (Il cervello umano medio contiene circa 86 miliardi di neuroni e altri 85 miliardi di cellule non neuronali.)
L’SCN è il cronometrista del corpo, che regola la maggior parte dei ritmi circadiani: cambiamenti fisici, mentali e comportamentali che seguono un ciclo di 24 ore e influenzano tutto, dal metabolismo e dalla temperatura corporea a quando vengono rilasciati gli ormoni.
L’SCN opera sulla base dell’input di cellule fotosensibili specializzate nella retina, che comunicano i cambiamenti di luce e lunghezza del giorno al nostro corpo.
Nel nuovo studio, i ricercatori descrivono come i neuroni SCN si coordinano tra loro per adattarsi alla diversa durata della luce diurna, cambiando a livello cellulare e di rete. In particolare, hanno scoperto che nei topi, il cui cervello funziona in modo simile agli esseri umani, i neuroni sono cambiati nel mix e nell’espressione di neurotrasmettitori chiave che, a loro volta, hanno alterato l’attività cerebrale e i successivi comportamenti quotidiani.
I cambiamenti stagionali nell’esposizione alla luce hanno anche dimostrato di alterare il numero di neuroni che esprimono neurotrasmettitori nel nucleo paraventricolare (PVN), una regione del cervello che svolge ruoli essenziali nel controllo dello stress, del metabolismo, della crescita, della riproduzione, delle funzioni immunitarie e di altre funzioni autonome.
“La nuova scoperta più impressionante in questo studio è che abbiamo scoperto come manipolare artificialmente l’attività di specifici neuroni SCN e indurre con successo l’espressione della dopamina all’interno della rete IPOTALAMO PVN”.
“Abbiamo rivelato nuovi adattamenti molecolari della rete SCN-PVN in risposta alla durata del giorno nella regolazione della funzione ipotalamico e del comportamento quotidiano”, ha aggiunto la prima autrice Alexandra Porca.
“La commutazione multi-sinaptica del neurotrasmettitore che abbiamo mostrato in questo studio potrebbe fornire il collegamento anatomico / funzionale che media i cambiamenti stagionali dell’umore e gli effetti della terapia della luce”.
Gli autori suggeriscono che le loro scoperte forniscono un nuovo meccanismo che spiega come il cervello si adatta ai cambiamenti stagionali nell’esposizione alla luce.
E poiché l’adattamento avviene all’interno di neuroni situati esclusivamente nella SCN, quest’ultimo rappresenta un obiettivo promettente per nuovi trattamenti per i disturbi associati ai cambiamenti stagionali nell’esposizione alla luce.
