Definizione
La potatura sinaptica è un processo naturale che si verifica nel cervello tra la prima infanzia e l'età adulta. Durante la potatura sinaptica, il cervello elimina le sinapsi extra. Le sinapsi sono strutture cerebrali che consentono ai neuroni di trasmettere un segnale elettrico o chimico a un altro neurone.
Si pensa che la potatura sinaptica sia il modo in cui il cervello rimuove le connessioni nel cervello che non sono più necessarie. I ricercatori hanno recentemente appreso che il cervello è più "plastico" e modellabile di quanto si pensasse in precedenza. La potatura sinaptica è il modo in cui il nostro corpo mantiene le funzioni cerebrali più efficienti man mano che invecchiamo e apprendiamo nuove informazioni complesse.
Man mano che si impara di più sulla potatura sinaptica, molti ricercatori si chiedono anche se esiste un legame tra la potatura sinaptica e l'insorgenza di alcuni disturbi, tra cui la schizofrenia e l'autismo.
Come funziona la potatura sinaptica?
Durante l'infanzia, il cervello sperimenta una grande quantità di crescita. C'è un'esplosione della formazione di sinapsi tra i neuroni durante lo sviluppo precoce del cervello. Questo si chiama sinaptogenesi.
Questo rapido periodo di sinaptogenesi svolge un ruolo vitale nell'apprendimento, nella formazione della memoria e nell'adattamento nelle prime fasi della vita. A circa 2-3 anni, il numero di sinapsi raggiunge un livello di picco. Ma poco dopo questo periodo di crescita sinaptica, il cervello inizia a rimuovere le sinapsi di cui non ha più bisogno.
Una volta che il cervello forma una sinapsi, può essere rafforzato o indebolito. Questo dipende dalla frequenza con cui viene utilizzata la sinapsi. In altre parole, il processo segue il principio "usalo o perdilo": le sinapsi più attive vengono rafforzate e le sinapsi meno attive vengono indebolite e infine potate. Il processo di rimozione delle sinapsi irrilevanti durante questo periodo viene definito potatura sinaptica.
La potatura sinaptica precoce è principalmente influenzata dai nostri geni. Più tardi, si basa sulle nostre esperienze. In altre parole, se una sinapsi viene potata o meno è influenzata dalle esperienze che un bambino in via di sviluppo ha con il mondo che lo circonda. La stimolazione costante fa sì che le sinapsi crescano e diventino permanenti. Ma se un bambino riceve poca stimolazione, il cervello manterrà meno di quelle connessioni.
Quando si verifica la potatura sinaptica?
I tempi della potatura sinaptica variano in base alla regione del cervello. Alcune potature sinaptiche iniziano molto presto nello sviluppo, ma la potatura più rapida avviene tra i 2 e i 16 anni circa.
Stadio embrionale iniziale a 2 anni
Lo sviluppo del cervello nell'embrione inizia solo poche settimane dopo il concepimento. Entro il settimo mese di gravidanza, il feto inizia a emettere le proprie onde cerebrali. Nuovi neuroni e sinapsi sono formati dal cervello ad un ritmo estremamente elevato durante questo periodo.
Durante il primo anno di vita, il numero di sinapsi nel cervello di un bambino cresce di oltre dieci volte. All'età di 2 o 3 anni, un bambino ha circa 15.000 sinapsi per neurone.
Nella corteccia visiva del cervello (la parte responsabile della visione), la produzione di sinapsi raggiunge il suo picco a circa 8 mesi di età. Nella corteccia prefrontale, i livelli massimi di sinapsi si verificano durante il primo anno di vita. Questa parte del cervello viene utilizzata per una varietà di comportamenti complessi, tra cui pianificazione e personalità.
Dai 2 ai 10 anni
Durante il secondo anno di vita, il numero di sinapsi diminuisce drasticamente. La potatura sinaptica avviene molto rapidamente tra i 2 e i 10 anni. Durante questo periodo, circa il 50 percento delle sinapsi extra viene eliminato. Nella corteccia visiva, la potatura continua fino a circa 6 anni.
Adolescenza
La potatura sinaptica continua durante l'adolescenza, ma non così velocemente come prima. Il numero totale di sinapsi inizia a stabilizzarsi.
Mentre i ricercatori una volta pensavano che il cervello potasse le sinapsi solo fino alla prima adolescenza, i recenti progressi hanno scoperto un secondo periodo di potatura durante la tarda adolescenza.
Prima età adulta
Secondo una ricerca più recente, la potatura sinaptica in realtà continua fino all'età adulta e si interrompe alla fine degli anni '20.
È interessante notare che durante questo periodo la potatura si verifica principalmente nella corteccia prefontale del cervello, che è la parte del cervello fortemente coinvolta nei processi decisionali, nello sviluppo della personalità e nel pensiero critico.
La potatura sinaptica spiega l'inizio della schizofrenia?
La ricerca che esamina il rapporto tra potatura sinaptica e schizofrenia è ancora agli inizi. La teoria è che i cervelli schizofrenici sono "potati troppo" e questa potatura eccessiva è causata da mutazioni genetiche che influenzano il processo di potatura sinaptica.
Ad esempio, quando i ricercatori hanno esaminato le immagini del cervello delle persone con disturbi mentali, come la schizofrenia, hanno scoperto che le persone con disturbi mentali avevano meno sinapsi nella regione prefrontale rispetto al cervello delle persone senza disturbi mentali.
Quindi, un ampio studio ha analizzato il tessuto cerebrale post mortem e il DNA di oltre 100.000 persone e ha scoperto che le persone con schizofrenia hanno una variante genetica specifica che può essere associata ad un'accelerazione del processo di potatura sinaptica.
Sono necessarie ulteriori ricerche per confermare l'ipotesi che la potatura sinaptica anormale contribuisca alla schizofrenia. Mentre questo è ancora molto lontano, la potatura sinaptica può rappresentare un obiettivo interessante per i trattamenti per le persone con disturbi mentali.
La potatura sinaptica è associata all'autismo?
Gli scienziati non hanno ancora individuato la causa esatta dell'autismo. È probabile che ci siano più fattori in gioco, ma recentemente la ricerca ha mostrato un legame tra mutazioni in alcuni geni correlati alla funzione sinaptica e disturbi dello spettro autistico (ASD).
A differenza della ricerca sulla schizofrenia, che teorizza che il cervello sia "sovradimensionato", i ricercatori ipotizzano che il cervello delle persone con autismo possa essere "sottotunzato". Teoricamente, quindi, questa sotto-potatura porta a un eccesso di offerta di sinapsi in alcune parti del cervello.
Per testare questa ipotesi, i ricercatori hanno esaminato il tessuto cerebrale di 13 bambini e adolescenti con e senza autismo scomparso tra i 2 e i 20 anni. Gli scienziati hanno scoperto che il cervello degli adolescenti con autismo aveva molte più sinapsi rispetto al cervello degli adolescenti neurotipici. I bambini piccoli in entrambi i gruppi avevano approssimativamente lo stesso numero di sinapsi. Ciò suggerisce che la condizione può verificarsi durante il processo di potatura. Questa ricerca mostra solo una differenza nelle sinapsi, ma non se questa differenza potrebbe essere una causa o un effetto dell'autismo o solo un'associazione.
Questa teoria della potatura può aiutare a spiegare alcuni dei sintomi più comuni dell'autismo, come l'ipersensibilità al rumore, alle luci e alle esperienze sociali, così come le convulsioni epilettiche. Se ci sono troppe sinapsi che si attivano contemporaneamente, una persona con autismo probabilmente sperimenterà un sovraccarico di rumore piuttosto che una risposta cerebrale ottimizzata.
Inoltre, la ricerca passata ha collegato l'autismo con le mutazioni dei geni che agiscono su una proteina nota come chinasi mTOR. Grandi quantità di mTOR iperattivo sono state trovate nel cervello dei pazienti con autismo. È stato anche dimostrato che l'eccessiva attività nel percorso mTOR è associata a un'eccessiva produzione di sinapsi. Uno studio ha scoperto che i topi con mTOR iperattivo avevano difetti nella loro potatura sinaptica ed esibivano comportamenti sociali simili all'ASD.
Dove è diretta la ricerca sulla potatura sinaptica?
La potatura sinaptica è una parte essenziale dello sviluppo del cervello. Eliminando le sinapsi che non vengono più utilizzate, il cervello diventa più efficiente con l'età.
Oggi, la maggior parte delle idee sullo sviluppo del cervello umano si basa su questa idea di plasticità cerebrale. I ricercatori stanno ora cercando modi per controllare la potatura con farmaci o terapia mirata. Stanno anche esaminando come utilizzare questa nuova comprensione della potatura sinaptica per migliorare l'educazione dell'infanzia. I ricercatori stanno anche studiando come la forma delle sinapsi potrebbe svolgere un ruolo nelle disabilità mentali.
Il processo di potatura sinaptica può essere un obiettivo promettente per i trattamenti per le persone con condizioni come la schizofrenia e l'autismo. Tuttavia, la ricerca è ancora nelle prime fasi.
