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Cristina Marchetti

Synaptic signaling and plasticity

Il nostro cervello è in grado di codificare nuovi stimoli e formare ricordi modificando la propagazione di segnali elettrici e chimici tra le cellule neuronali che ne sono i principali componenti. In particolare, due strutture del cervello fondamentali in questo processo sono l’ippocampo e la corteccia. L’interesse del nostro laboratorio è quello di comprendere come i meccanismi molecolari che sono alla base di tali processi modificano la trasmissione neuronale in relazione alla memoria, in condizioni sia fisiologiche che patologiche. A tal fine, utilizziamo un insieme di tecniche che vanno dall’elettrofisiologia in vitro (con cui si registrano segnali elettrici nei neuroni, figure 1 e 2) al trasferimento tramite vettori virali di proteine ricombinanti in vivo (figura 3) a test di comportamento.

Una malattia in cui la memoria è particolarmente compromessa è il morbo di Alzheimer. Nel nostro laboratorio, studiamo come la trasmissione neuronale è alterata in questa malattia, in particolar modo nelle prime fasi. L’obiettivo è quello di evidenziare alterazioni molto precoci per comprendere i meccanismi di sviluppo delle alterazioni prima di arrivare a massiccia perdita di memoria. Al momento, la nostra attenzione è focalizzata sulle proprietà di singole cellule e circuiti neuronali che portano a un’alterata eccitabilità della rete ippocampale e ad epilessia sia in pazienti di Alzheimer che nei modelli di studio.

Un progetto recente si occupa invece di capire quale sia il ruolo delle neurolighine, una famiglia di proteine sinaptiche alterate in malattie quali l’autismo, nella trasmissione e plasticità dell’ippocampo.

 

Fig. 1 - I neuroni infettati con il vettore virale, e sottoposti quindi a un’alterazione dei propri meccanismi intracellulari, vengono riconosciuti tramite l’espressione della green fluorescent protein (GFP). In figura, sono mostrate cellule piramidali dell’ippocampo infettate con GFP.
     


Fig. 2 – Registrazione, effettuata tramite la tecnica patch-clamp, di correnti sinaptiche spontanee proveniente da una cellula CA1 di ippocampo.
 


Fig. 3 - Registrazione di patch-clamp in vitro da un neurone piramidale: la traccia mostra l’andamento del voltaggio di membrana del neurone, il quale, in risposta ad uno stimolo positivo di corrente, emette potenziali d’azione.