Le cellule che chiamavamo “colla” e che invece dirigono il traffico

🧠 Dentro il cervello — Neuroanatomia e neurofisiologia per tutti

Il nome le condanna fin dall’inizio: glia, dal greco “colla”. Quando a metà Ottocento gli anatomisti iniziarono a distinguere, in mezzo ai neuroni, un secondo tipo di cellule più piccole e numerose, decisero che dovevano servire a tenere insieme il tessuto nervoso — un riempitivo strutturale, poco più interessante del cartongesso attorno ai fili elettrici di una casa. Persino Santiago Ramón y Cajal, il protagonista del primo capitolo della nostra serie “Alle origini”, dedicò anni a mettere a punto tecniche di colorazione specifiche per queste cellule, incuriosito dalla loro forma stellata — ma la comunità scientifica del suo tempo restò convinta che il vero lavoro del pensiero fosse tutto e solo dei neuroni. Ci sono voluti più di cent’anni, e strumenti che Cajal non avrebbe potuto immaginare, per scoprire quanto quella prima intuizione fosse riduttiva.

La cellula più numerosa che nessuno considerava

Gli astrociti sono, insieme ad altri tipi di cellule gliali, tra gli abitanti più numerosi del sistema nervoso centrale: in alcune regioni del cervello umano superano persino i neuroni. Hanno una forma stellata, da cui il nome, e si estendono con lunghi prolungamenti che raggiungono contemporaneamente i vasi sanguigni, altri astrociti e — questo è il punto chiave — le sinapsi tra i neuroni. Per gran parte del Novecento furono considerate cellule di supporto passivo: nutrivano i neuroni, ripulivano i residui metabolici, mantenevano stabile l’ambiente chimico circostante. Compiti reali e importanti, ma pensati come amministrativi, non decisionali.

Il quadro ha iniziato a cambiare radicalmente a partire dagli anni Novanta, quando tecniche di imaging sempre più sofisticate hanno permesso di osservare gli astrociti in azione, non solo in sezione fissata al microscopio. Quello che si è visto ha costretto a riscrivere il manuale: gli astrociti rispondono all’attività dei neuroni vicini con variazioni di calcio al proprio interno, e in risposta rilasciano a loro volta sostanze chimiche capaci di modulare la trasmissione sinaptica. Non ricevono soltanto informazioni. Le elaborano, e rispondono.

La sinapsi a tre

Il concetto che ha dato un nome a questa scoperta è quello di sinapsi tripartita. La sinapsi, la struttura microscopica in cui un neurone comunica con il successivo — quella su cui Cajal aveva costruito la sua rivoluzione, e su cui Hebb aveva costruito la sua regola — non è più descritta come un dialogo esclusivo tra due sole cellule, la presinaptica e la postsinaptica. C’è un terzo partecipante: il prolungamento di un astrocita, avvolto strettamente attorno alla sinapsi, che ascolta il segnale chimico rilasciato e può a sua volta rispondere rilasciando le proprie molecole di segnalazione, dette gliotrasmettitori.

Le implicazioni pratiche sono notevoli. Un astrocita può, per esempio, potenziare o indebolire la trasmissione a una sinapsi specifica, contribuire a sincronizzare l’attività di più sinapsi vicine, o regolare la quantità di neurotrasmettitore disponibile nello spazio sinaptico. In altre parole: il calcolo che il cervello compie a ogni istante non è più descrivibile guardando solo la rete dei neuroni. È il risultato di due reti che dialogano — quella neuronale e quella gliale — sovrapposte l’una all’altra.

Architetti, non solo custodi: il ruolo nello sviluppo

Per chi si occupa di neurosviluppo, la scoperta più rilevante riguarda però un momento precedente: non la modulazione delle sinapsi già formate, ma la loro costruzione. Un filone di ricerca avviato dal laboratorio di Ben Barres a Stanford ha dimostrato che gli astrociti secernono proteine — le trombospondine sono le meglio caratterizzate — che promuovono attivamente la formazione di nuove sinapsi eccitatorie durante lo sviluppo del sistema nervoso. Senza questo segnale astrocitario, i neuroni in coltura formano molte meno sinapsi, e quelle che si formano sono strutturalmente meno mature.

Questa linea di ricerca ha aperto una finestra interessante su alcuni profili di neurosviluppo atipico. Nel modello murino della sindrome dell’X fragile, per esempio, gli astrociti privi della proteina FMRP — la stessa la cui assenza causa la sindrome nell’uomo — secernono quantità ridotte di trombospondina-1, e i neuroni coltivati insieme a questi astrociti mostrano ritardi nella maturazione dendritica e nella formazione delle sinapsi. È un dato che va letto con la cautela dovuta a ogni modello animale: non dimostra che l’intero quadro clinico della sindrome dell’X fragile nell’uomo dipenda dagli astrociti, ma indica che il contributo gliale allo sviluppo sinaptico è una componente che la ricerca sui disturbi del neurosviluppo non può più permettersi di ignorare.

Il filo che continua

Nel primo capitolo di questa serie avevamo guardato dentro un singolo neurone, scoprendo quanto fosse più simile a una piccola rete di calcolo che a un semplice interruttore. In questo secondo capitolo abbiamo scoperto che il neurone non è mai davvero solo: condivide ogni sinapsi con un partner silenzioso, a lungo scambiato per arredamento cellulare, che ascolta, risponde e — nei primi anni di vita — contribuisce persino a costruire l’impalcatura su cui il pensiero prenderà forma. La prossima volta che “Dentro il cervello” tornerà, cambieremo scala: dal contatto tra due cellule alle grandi vie che collegano intere regioni del cervello.