Un tipo di sinapsi precedentemente sconosciuto sembra nascondersi in strane appendici simili a capelli che possono essere trovate sulle superfici dei neuroni.
Uno studio sui topi suggerisce che le strutture chiamate ciglia primarie svolgono un ruolo nella segnalazione neuronale; in particolare, fungono da scorciatoia per trasmettere segnali direttamente nel nucleo per innescare cambiamenti alla cromatina, il complesso che forma i cromosomi. Questa scoperta può aiutare gli scienziati a svelare il ruolo di queste strutture misteriose in altre cellule, oltre a darci una comprensione più profonda del complicato funzionamento del cervello. “Questa sinapsi speciale rappresenta un modo per cambiare ciò che viene trascritto o fatto nel nucleo, e questo cambia interi programmi”, afferma il dottore in medicina David Clapham del Janelia Research Campus dell’Howard Hughes Medical Institute. Le ciglia primarie possono essere trovate sporgenti dalle superfici di quasi tutte le cellule di mammifero – alcune di esse hanno ruoli ben compresi, come quelli che aiutano a muoversi intorno al muco nei nostri polmoni – ma in molte cellule, le loro funzioni sono poco conosciute.
In alcuni casi, possono fungere da antenna che riceve segnali da stimoli esterni. Ad esempio, nelle cellule dei fotorecettori, svolgono un ruolo nell’elaborazione della luce. Si pensa che le ciglia primarie siano una vestigia delle nostre origini unicellulari, miliardi di anni fa, ma quale funzione svolgano nei neuroni è stata una sorta di mistero. Questo è almeno in parte perché sono così piccoli che sono difficili da distinguere usando le tecniche di imaging tradizionali, dicono i ricercatori. Tuttavia, i recenti progressi hanno reso più facile vedere strutture più piccole e più fini, spingendo un team guidato dal neuroscienziato Shu-Hsien Sheu del Clapham Lab di Janelia a dare un’occhiata più da vicino. I ricercatori hanno eseguito il loro studio sia su topi adulti usando la microscopia elettronica a scansione a fascio ionico focalizzato per studiare i neuroni in alta risoluzione, determinando che le ciglia possono formare una sinapsi – una struttura che consente ai neuroni di scambiare segnali tra le cellule – con gli assoni neuronali. Per la seconda fase della ricerca, i ricercatori hanno impiegato un biosensore di nuova concezione in concerto con una tecnica chiamata fluorescence lifetime imaging (FLIM), per osservare i processi biochimici che si svolgono all’interno delle ciglia nei topi viventi. Ciò ha permesso al team di abbattere un processo passo-passo in cui il neurotrasmettitore serotonina viene rilasciato dall’assone sui recettori sulle ciglia. Da lì, una cascata di segnali apre la cromatina nel nucleo del neurone, consentendo modifiche al materiale genetico all’interno. Il team sta definendo la loro scoperta una sinapsi “aso-ciliare” o “asson-cilium” e afferma che, poiché i segnali innescano cambiamenti nel nucleo cellulare, potrebbero essere responsabili dell’implementazione di cambiamenti a lungo termine rispetto alle connessioni sinaptiche assone-dendrite. La sinapsi ciliare può, quindi, essere una scorciatoia per i cambiamenti genomici a lungo termine.
