L’obiettivo del pruning sinaptico
Il pruning neuronale è caratterizzato da una potatura dei neuroni cerebrali. Raggiunge il suo apice durante l’adolescenza e determina il “rimodellamento” dei circuiti cerebrali. Il pruning sinaptico non solo rafforza le sinapsi cerebrali, ma consente anche di farle sopravvivere mediante un processo di selezione. Questo meccanismo serve per mantenere le sinapsi più efficienti. Sono, così, eliminate, le sinapsi inefficienti e raramente utilizzate. La trasmissione tra le diverse aree cerebrali migliora, “matura”.
Durante il normale sviluppo neuronale del cervello si produce una creazione straordinaria di sinapsi. Si rende necessaria, però, una potatura delle connessioni neuronali in eccesso prima che venga costruita l’architettura sinaptica adulta. Si ritiene che il pruning sinaptico sia necessario per la corretta maturazione e l’adeguata funzione delle sinapsi mature.
I “giardinieri erranti” del pruning sinaptico
Quasi la metà delle sinapsi del sistema nervoso centrale è eliminato dal processo di pruning sinaptico durante l’adolescenza. In età adulta un soggetto può perdere circa il 7% delle sinapsi a livello della corteccia cerebrale. Recenti studi hanno sottolineato il ruolo chiave delle cellule gliali (“giardinieri erranti”) nel processo di pruning sinaptico in diverse aree cerebrali. Le cellule gliali, compresi la microglia e gli astrociti, agiscono come veri e propri giardinieri. Identificano ed eliminano le sinapsi in eccesso, “tagliandole” e “digerendole” (Cornell et al. 2022; Neniskyte & Gross 2017).
Il pruning sinaptico in adolescenza è più pronunciato nella corteccia prefrontale. In queste aree è stata osservata una maggiore azione di rimodellamento da parte della glia. Il rimodellamento del pruning adolescenziale servirebbe, quindi, a ottenere un comportamento equilibrato, una pianificazione degli obiettivi e un controllo degli impulsi, proprietà tipiche dell’età “adulta”.
Pruning e malattie psichiatriche
Il processo di pruning può avere, tuttavia, degli intoppi durante l’adolescenza. Diversi studi hanno evidenziato che un’alterata potatura può essere coinvolta nella genesi di diverse patologie psichiatriche. Tra queste le più studiate sono la schizofrenia e l’autismo (Kahn 2020; Hansel 2019). Nell’autismo è stato osservato una riduzione del processo di pruning sinaptico. La schizofrenia, invece, è spesso accompagnata da una eccessiva potatura delle connessioni sinaptiche, soprattutto nella corteccia corticale prefrontale. Probabilmente anche l’uso di cannabis in età adolescenziale “confonde” il meccanismo di pruning determinando una potatura anomala (Lubman et al. 2015).
Pruning sinaptico e depressione
Gli studi sulla depressione non hanno ancora chiarito il ruolo del pruning sinaptico. È stata osservata, tuttavia, un’interruzione del numero e della funzione delle sinapsi nei disturbi bipolari e depressivi. Diverse aree cerebrali sono colpite dal processo di pruning sinaptico così come il talamo, l’ippocampo e le cortecce cerebrali prefrontale e orbitofrontale. Queste aree presentano una riduzione del volume nella depressione adolescenziale. Da qui nasce il possibile ruolo del pruning sinaptico nella genesi della depressione (Spellman & Liston 2020).
Conclusioni
Il pruning sinaptico è un meccanismo naturale che serve a migliorare la funzione del cervello. È caratterizzato dalla riduzione della densità delle connessioni sinaptiche al suo interno. Il cervello dei giovani ha molte più sinapsi e neuroni di quanto siano necessari nell’età adulta. Attraverso il pruning il cervello si pota, lasciando i percorsi neurali più efficienti e utili, eliminando quelli meno usati e non necessari.
Francesco Franza
Bibliografia
- Cornell J, Salinas S, Huang HY, Zhou M. Microglia regulation of synaptic plasticity and learning and memory. Neural Regen Res 2022; 17:705-716
- Hansel C. Deregulation of synaptic plasticity in autism. Neurosci Lett 2019; 688:58-61.
- Henson MA, Tucker CJ, Zhao M, Dudek SM. Long-term depression-associated signaling is required for an in vitro model of NMDA receptor-dependent synapse pruning. Neurobiol Learn Mem 2017; 138:39-53
- Kahn RS. On the Origins of Schizophrenia. Am J Psychiatry 2020; 177:4
- Lubman DI, Cheetham A, Yücel M. Cannabis and adolescent brain development. Pharmacol Ther 2015; 148:1-16.
- Neniskyte U, Gross C. Errant gardeners: glial-cell-dependent synaptic pruning and neurodevelopmental disorders. Nat Rev Neurosci 2017;18: 658–670.
- Spellman T, Liston C. Toward Circuit Mechanisms of Pathophysiology in Depression. Am J Psychiatry 2020; 177:381-390
