Felicità ed evoluzione delle dimensioni del cervello
La serotonina può agire come un fattore di crescita per le cellule staminali nel cervello umano fetale che determinano le sue dimensioni
Durante l'evoluzione umana, le dimensioni del cervello sono aumentate, specialmente in una zona particolare chiamata neocorteccia. La neocorteccia ci permette di parlare, sognare e pensare. Alla ricerca delle cause alla base dell'espansione della neocorteccia, i ricercatori del Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics di Dresda, insieme ai colleghi dell'Ospedale universitario Carl Gustav Carus di Dresda, hanno precedentemente identificato una serie di attori molecolari.
Questi giocatori agiscono tipicamente intrinsecamente alla cellula nei cosiddetti progenitori basali, le cellule staminali nella neocorteccia in via di sviluppo con un ruolo fondamentale nella sua espansione.
I ricercatori ora riferiscono un ruolo aggiuntivo e nuovo della serotonina, neurotrasmettitore della felicità, che è noto per funzionare nel cervello per mediare la soddisfazione, la fiducia in se stessi e l'ottimismo, per agire estrinsecamente dalle cellule come fattore di crescita per i progenitori basali nella neocorteccia dell'essere umano in via di sviluppo, ma non nel topo.
A causa di questa nuova funzione, la serotonina derivata dalla placenta probabilmente ha contribuito all'espansione evolutiva della neocorteccia umana.
Il team di ricerca di Wieland Huttner presso il Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics, che è uno dei direttori fondatori dell'istituto, ha studiato la causa dell'espansione evolutiva della neocorteccia umana in molti studi.
Un nuovo studio del suo laboratorio si concentra sul ruolo del neurotrasmettitore serotonina in questo processo. La serotonina è spesso chiamata neurotrasmettitore della felicità perché trasmette messaggi tra le cellule nervose che contribuiscono al benessere e alla felicità.
Tuttavia, un potenziale ruolo di tali neurotrasmettitori durante lo sviluppo del cervello non è stato ancora esplorato in dettaglio.
Nell'embrione in via di sviluppo, la placenta produce serotonina, che poi raggiunge il cervello attraverso la circolazione sanguigna. Questo è vero sia per gli esseri umani che per i topi. Tuttavia, la funzione di questa serotonina derivata dalla placenta nel cervello in via di sviluppo è rimasta sconosciuta.
Il ricercatore postdottorato Lei Xing nel gruppo Huttner aveva studiato neurotrasmettitori durante il suo lavoro di dottorato in Canada.
Quando iniziò il suo progetto di ricerca a Dresda, era curioso di indagare sul loro ruolo nello sviluppo del cervello. Lei Xing dice:
"Ho sfruttato i set di dati generati dal gruppo in passato e ho scoperto che il recettore della serotonina HTR2A era espresso nella neocorteccia fetale umana, ma non embrionale di topo. La serotonina deve legarsi a questo recettore per attivare la segnalazione a valle. Mi sono chiesto se questo recettore potesse essere una delle chiavi della domanda sul perché gli esseri umani hanno un cervello più grande ".
Per esplorare questo, i ricercatori hanno indotto la produzione del recettore HTR2A nella neocorteccia embrionale del topo .
"In effetti, abbiamo scoperto che la serotonina, attivando questo recettore, ha causato una catena di reazioni che ha portato alla produzione di più progenitori basali nel cervello in via di sviluppo. Più progenitori basali possono quindi aumentare la produzione di neuroni corticali, aprendo la strada a un cervello più grande ", continua Lei Xing.
Importanza per lo sviluppo e l'evoluzione del cervello
"In conclusione, il nostro studio rivela un nuovo ruolo della serotonina come fattore di crescita per i progenitori basali in cervelli altamente sviluppati, in particolare umani. I nostri dati implicano la serotonina nell'espansione della neocorteccia durante lo sviluppo e l'evoluzione umana", riassume Wieland Huttner, che ha supervisionato lo studio.
Continua: "Sono stati osservati segnali anomali della serotonina e un'espressione o una mutazione disturbata del suo recettore HTR2A in vari disturbi dello sviluppo neurologico e psichiatrici, come la sindrome di Down, il disturbo da deficit di attenzione e iperattività e l'autismo. I nostri risultati possono aiutare a spiegare come i malfunzionamenti della serotonina e dei suoi recettori durante lo sviluppo del cervello fetale può portare a disturbi congeniti e può suggerire nuovi approcci per le vie terapeutiche ".
Reference:
- Lei Xing, Nereo Kalebic, Takashi Namba, Samir Vaid, Pauline Wimberger, Wieland B. Huttner. Serotonin Receptor 2A Activation Promotes Evolutionarily Relevant Basal Progenitor Proliferation in the Developing Neocortex. Neuron, 2020; DOI: 10.1016/j.neuron.2020.09.034
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