Schema riassuntivo esame Berardi 1° modulo

ESAME BERARDI 11/11/2015 – SCHEMA RIASSUNTIVO DEGLI STUDI AFFRONTATI

[possibili domande]

PLASTICITA’ SINAPTICA

Esperimento:

Plasticità sinaptica per creare una falsa memoria (topi al buio)

Argomento: plasticità sinaptica secondo il principio di Hebb

Struttura coinvolta: ippocampo (cellule di posizione)

Procedimento: Induzione tramite “strategia ontogenetica” di associazione tra le cellule

dell’ippocampo del contesto A (non pauroso) ed evento spiacevole avvenuto nel contesto B.

Risultato: l’animale ha paura anche nel contesto A sebbene lì non sia successo niente di brutto (FALSA

PAURA)

Conclusione: E’ possibile creare una memoria applicando il principio di Hebb anche se in realtà la

memoria è falsa. Il principio di Hebb funziona.

I geni sono la potenzialità di un comportamento, l’esperienza consente l’espressione di questa

potenzialità e lo consente in maniera specifica per ogni individuo.

Senza la specificazione genetica l’esperienza è inutile perché non c’è un circuito iniziale che

l’esperienza possa far maturare. Nello stesso tempo appunto se il circuito iniziale è presente ma

l’esperienza manca la potenzialità rimane inespressa.

METAPLASTICITA’

Esperimento del soggetto al buio:

Argomento: metaplasticità

Struttura coinvolta: corteccia visiva

Procedimento: Si misura l’attività elettrica nella corteccia visiva di fronte ad un evento che la attiva in

2 classi di soggetti: a) in condizioni normali; b) dopo 2 giorni al buio.

Risultato: nei soggetti b si riduce l’attività media della corteccia visiva che sarà quindi più sensibile a

fenomeni di potenziamento dell’efficacia sinaptica (LTP:potenziamento a lungo termine).

Conclusione: Il tipo di cambiamento di efficacia sinaptica indotto dall’esperienza non dipende solo dal

tipo dell’esperienza ma anche dal contesto in cui l’esperienza avviene (this is METAPLASTICITA’)

[La riduzione prolungata dell’attività neuronale media in un circuito nervoso aumenta la

probabilità che un successivo aumento di attività nel circuito determini un LTP.si

Quali implicazioni ha tale risultato per la comprensione della relazione tra esperienza e

comportamento?]

PLASTICITA’ SINAPTICA E APPRENDIMENTO MOTORIO

Argomento: plasticità sinaptica con il principio di hebb

Struttura coinvolta: corteccia motoria-muscoli delle dita

Procedimento: 2 gruppi (a,b): a) non fa niente; b) si allena in un compito motorio con le dita.

-Applico ai 2 gruppi una ripetuta stimolazione della corteccia motoria associata ai muscoli delle dita

che dovrebbe rinforzare il collegamento sinaptico

Risultato: Nel gruppo a aumenta l’efficacia sinaptica; nel gruppo b non aumenta perché già potenziata

dall’allenamento.

[Fornire un esempio che illustra come un fenomeno di plasticità sinaptica sia alla base di un

processo di apprendimento e memoria.]

EVIDENZA DI PERIODO CRITICO:

Esperimento nei topi (manipolazione recettore sinaptico per la serotoninaansia)

Argomento: Periodo critico

Molecola manipolata: recettore sinaptico per la serotonina 5-HT

Outcome: Comportamento ansioso

Procedimento: 4 gruppi di topi:

Recettore normalmente espresso dopo la nascita e nell’adulto

1) Recettore assente alla nascita e anche da adulto

2) Recettore assente nelle prime 3 settimane di vita ma presente da adulto

3) Recettore presente nelle prime 3 settimane di vita ma assente da adulto

4)

Risultato: Misurando il grado d’ansia nel topo adulto si osserva nei vari gruppi:

Comportamento ansioso normale

1) Patologicamente ansioso

2) Patologicamente ansioso

3) Comportamento ansioso normale

4)

Conclusione: C’è un chiaro periodo critico: è evidente che queste 3 settimane sono un periodo tipico

per lo sviluppo ansioso che è correlato allo sviluppo del sistema serotoninergico.

Esperimento2 (molecola PIPPO)

Conclusione: la fine dei periodi critici è dovuta all’emergenza di freni che riducono la plasticità sinaptica

(molecola PIPPO). Togliendo il freno (PIPPO) si ottiene un recupero in termini di plasticità.

IL NUMERO DELLE SPINE PUO’RESTARE UGUALE MA FORSE SONO CAMBIATE!

1

Argomento: plasticità e spine

Struttura: corteccia visiva

Procedura: 2 gruppi: a) retina lesionata – b) gruppo di controllo misuro la densità sinaptica come 15 anni fa (dal

giorno 0 al giorno 72)

Risultato: La densità sinaptica resta uguale nei due gruppi

2

Argomento: plasticità e spine

Struttura: corteccia visiva

Procedura: 2 gruppi: a) retina lesionata – b) gruppo di controllo osservo i cambiamenti nelle sinapsi della corteccia

visiva (dal giorno 0 al giorno 72)

Risultato: Negli animali lesionati c’è un ricambio del 90% delle spine (contatti sinaptici) invece nel gruppo di controllo

solo del 25%

Conclusione: il numero delle spine può restare lo stesso anche se c’è stato un forte rimodellamento dei

contatti sinaptici.

[ 1-A seguito di un forte cambiamento nell’attività elettrica in una struttura cerebrale non osservo

cambiamenti significativi nella densità delle spine dendritiche. Posso escludere che vi siano stati

cambiamenti negli ingressi sinaptici ai neuroni di tale struttura? Perché?]



DEPRIVAZIONE MONOCULARE DURANTE IL PERIODO CRITICO RECUPERO

COMPLETO MA TRACCIA LATENTE (+ spine)

Argomento: Plasticità sinaptica, la densità delle spine come traccia latente

Struttura coinvolta: occhio, corteccia visiva

Procedura: Deprivazione monoculare CHE INIZIA E FINISCE durante il periodo critico. Nuovo episodio

di deprivazione monoculare da adulti. Si osserva il comportamento dei contatti sinaptici (spine) e l’acuità

visiva.

Risultati: negli animali deprivati da piccoli (durante il periodo critico), sebbene ci sia un totale recupero

dell’acuità visiva si osserva un aumento del numero delle spine che fa si che il nuovo episodio di

deprivazione da adulti sortisca lo stesso effetto che avrebbe avuto durante il periodo critico, ovvero un

drastico calo dell’acuità visiva.

CONCLUSIONE: gli eventi ambientali vissuti in età precoce (durante i periodi critici) possono causare dei

rimodellamenti dei contatti sinaptici che rendono gli individui “vulnerabili” da adulti (aumento del volume

delle spine e più recettori sinaptici)- (senza che vi sia traccia della cosa a livello comportamentale).

Cambiamenti nella densità delle spine possono quindi costituire una TRACCIA LATENTE di vulnerabilità.

AMBIENTE ARRICCHITO (EE) E ACUITA’ VISIVA

Argomento: Ambiente Arricchito e sviluppo visivo

Struttura: strutture dell’acuità visiva..

Procedura: 2 gruppi: a) animali cresciuti in EE; b) gruppo di controllomisura dell’acuità visiva

durante lo sviluppo.

Risultato: Il gruppo a raggiunge il valore tipico dell’acuità visiva in 30 giorni circa; il gruppo b di

controllo in 45 giorni circa, cioè 15 giorni dopo. Il valore finale però è lo stesso.

Conclusione: L’ambiente arricchito potenzia, accelera alcuni (e forse tutti!) i processi di sviluppo.

AMBIENTE ARRICCHITO

Ciò che fa la differenza sono le CURE MATERNE

Proviamo col massaggio (sia in topi che bambini)

l’Outcome è sempre uno sviluppo precoce e migliore (+ IGF1) <--

Colonna ROSSA: topi massaggiati

Colonna VERDE: topi massaggiati e trattati con JB1

(antagonista di IGF1)

Colonna GIALLA: gruppo di controllo (no EE)

AMBIENTE ARRICCHITO E RECUPERO DI CAPACITA’ VISIVE: AGISCE SU “TUTTO” LO

SVILUPPO

(BDNF-IGF1)

Argomento: Ambiente arricchito e sviluppo visivo

Struttura e molecole: Neuroni binoculari, fattori di svilluppo (BDNF; IGF-1)

Procedura:

-Si prendono 2 gruppi:

a) gruppo di topi con sovraespressione di BDNF

b) gruppo di controllo

-Si osservano 2 processi di sviluppo: 1)dominanza oculare; 2)matching. E si vede che:

a) ha uno sviluppo sbilanciato: +dominanza oculare –matching

b) sviluppo normale

-Si pongono gli animali in ambiente arricchito.

Risultati: il gruppo a in ambiente arricchito recupera l’acuità visiva, il processo si normalizza e i

topi hanno una visione pari a quella del gdc.

Conclusione: L’ambiente arricchito agisce su molecole come il IGF-1 che sono a monte dei singoli

processi di sviluppo. Agire (potenziando o meno) sul singolo processo porta ad uno sbilanciamento

dello sviluppo. L’ambiente arricchito, agendo sull’intero processo può agire da normalizzatore dello

sviluppo.

PLASTICITA’ ADATTIVA SENZA FARMACI MA CON AMBIENTE ARRICCHITO

Recupero completo dell’acuità visiva in topi precocemente deprivati

Argomento: L’ambiente arricchito come promotore dello sviluppo dell’acuità visiva da adulti (a

periodo critico concluso)

Struttura: occhio, acuità visiva, fattori di sviluppo

Procedura: Si impartisce la deprivazione monoculare a ratti adulti che da giovani hanno vissuto un

periodo di deprivazione monoculare sull’occhio opposto a quello su cui viene impartita ora.

2 gruppi: a) viene messo in ambiente arricchito; b) gruppo di controllo (no EE)

Risultati: I topi messi in ambiente arricchito (gruppo a) recuperano completamente e senza uso di

farmaci.

Conclusione: l’ambiente arricchito promuove lo sviluppo e il recupero agendo su fattori (come

l’IGF-1) che stanno alla base dello sviluppo e aumentano la plasticità sinaptica.

NEUROGENESI NELL’IPPOCAMPO

Esperimento: attività fisicaflusso ematico nel DGmemoria

Argomento: neurogenesi nell’ippocampo

Strutture: ippocampo (Giro Dentato)

Procedura:

1-Soggetti giovani adulti vengono fatti allenare (training aerobico) per 1 ora al giorno, 4 giorni alla

settimana, per 12 settimane. Alla fine è stato valutato il flusso ematico cerebrale e si è visto che

questo aumenta soprattutto nell’ippocampo e in particolare nel Giro Dentato.

2-Il gruppo dei soggetti allenati viene paragonato ad un gruppo di controllo non allenato nella

prestazione ad un compito di memoria.

Risultato: I soggetti sottoposti a training aerobico ottengono prestazioni migliori nel compito di

memoria rispetto ai soggetti del gruppo di controllo.

Conclusione: l’attività fisica è correlata con l’aumento di flusso ematico nel Giro Dentato e

probabilmente questo è collegato alla migliore prestazione di memoria (si suppone che ciò sia

dovuto alla neurogenesi).

[nei topi l’aumento di flusso ematico nel DG è stato messo in correlazione con l’aumento di

neurogenesi nell’ippocampo]

Questi studi suggeriscono quindi che l’esercizio fisico agisca aumentando la neurogenesi e che

questo serva alla miglior prestazione cognitiva.

IL SISTEMA ENDOGENO DELLA RICOMPENSA

Vediamo com’è fatto il sistema endogeno della ricompensa.

INTERAZIONE GENI AMBIENTE

Esperimento topi DBA e C57

Argomento: Interazioni Gene x Ambiente

Geni studiati: DBA(marroni e calmi) e C57(neri e attivi