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Giovedì 31 Marzo 2016
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LABORATORI DI NEUROFISIOLOGIA
Nei laboratori di neurofisiologia del Dipartimento di Medicina, Chirurgia e Odontoiatria del Polo Universitario San Paolo ci occupiamo dello studio di funzioni superiori, integrative e cognitive del sistema nervoso centrale. La nostra attività di ricerca si articola secondo due linee parallele: Paola Borroni (già residente da qualche anno) coordina un progetto che si propone di definire come l’attività dei circuiti motori corticali e spinali sia influenzata e modificata dall’osservazione di azioni eseguite da qualcun altro, o anche dalla propria immaginazione motoria; l’attività di ricerca guidata da Luca Imeri (che si trasferisce al San Paolo in primavera) è volta a comprendere i circuiti e i meccanismi di controllo del sonno e le loro interazioni con il sistema immunitario.

Paola Borroni: L’attività di ricerca del mio laboratorio è focalizzata sullo studio del sistema dei neuroni specchio nell’uomo. I neuroni che costituiscono questo sistema, descritti nella corteccia premotoria del macaco negli anni 90 dal gruppo di Rizzolatti dell’Università di Parma, sono stati denominati “specchio” perché si attivano non solo quando l’animale produce un movimento, ma anche quando osserva qualcun altro produrre lo stesso movimento. La dimostrazione di questa particolare doppia modalità di attivazione ha profondamente trasformato la concezione del sistema motorio come sistema puramente esecutivo, rivelandone una complessa funzione integrativa e cognitiva. Anche negli esseri umani la sola osservazione di azioni, cioè senza che gli osservatori compiano alcun movimento, induce un’attivazione subliminale di circuiti motori, che riproduce in maniera molto precisa il comando motorio che gli osservatori avrebbero usato se avessero effettivamente compiuto le azioni osservate (risonanza motoria).

Dal punto di vista funzionale, si è ipotizzato che questa attivazione specifica, riproducendo la stessa attività neurale presente durante l’esecuzione, possa essere utilizzata dall’osservatore per interpretare in maniera automatica le azioni altrui, facilitando la comprensione del loro significato e l’attribuzione delle corrispettive intenzioni. Si è inoltre postulato che l’attività neurale che sottende la risonanza motoria possa essere importante nell’apprendimento motorio, in quanto favorisce l’esecuzione per imitazione di azioni osservate.

In laboratorio utilizziamo due tecniche non-invasive per misurare l’attivazione subliminale di specifici circuiti motori nell’uomo: la stimolazione elettrica e magnetica (TMS) di circuiti neurali e la registrazione elettromiografica dell’attività muscolare. Con queste tecniche possiamo misurare le variazioni dell’attività di circuiti motori mentre i soggetti eseguono o immaginano di eseguire vari movimenti o mentre osservano movimenti compiuti da altri.

L’obiettivo è quello di chiarire le regole che governano la trasformazione da immaginazione e osservazione di un movimento alla sua riproduzione interna, partendo dall’ipotesi che tali regole siano le stesse che governano il controllo del movimento volontario. Luca Imeri: Nel mio laboratorio ci occupiamo di circuiti neuronali e sistemi neurochimici cerebrali di controllo del sonno ed in particolare del suo controllo neuroimmunologico. Da qualche anno si è infatti chiarito che tra sonno e sistema immunitario esiste uno stretto legame reciproco: da un lato l’attivazione immunitaria (quale si verifica ad esempio nel corso di un episodio infettivo) induce importanti modificazioni del sonno, dall’altro modificazioni del sonno influenzano la risposta immunitaria (così che, ad esempio, la perdita di sonno nei giorni che precedono o seguono una vaccinazione ne riduce l’efficacia in termini di risposta anticorpale indotta).

Un insieme di dati suggerisce che l’interrelazione sonno-sistema immunitario giochi un ruolo anche nello sviluppo della sindrome metabolica. Quello che ci siamo proposti è di contribuire a determinare attraverso quali meccanismi il sistema immunitario influenza il sonno. E’ noto oggi che molecole (quali l’interleuchina- 1 “IL-1” ed altre citochine) che si riteneva fossero prodotte dal sistema immunitario ed attive sostanzialmente solo a questo livello, sono invece presenti ed attive nel sistema nervoso centrale sia in condizioni patologiche (ad esempio infettive), sia fisiologiche. L’IL-1 influenza il sonno (inibendo il sonno REM ed aumentando il sonno non-REM, ma rendendolo anche più frammentato) attraverso meccanismi che, non sorprendentemente, sono ridondanti e comprendono (come abbiamo dimostrato insieme ai colleghi della University of Michigan Medical School, utilizzando un insieme di tecniche che vanno dall’elettrofisiologia in vitro alla biologia molecolare) un’azione diretta dell’IL-1 sui sistemi serotoninergico e GABAergico centrali.

Negli ultimi anni abbiamo iniziato ad occuparci anche del ruolo della proteina prionica nella regolazione del sonno e dell’attività elettroencefalografica. Con i colleghi dell’Istituto Mario Negri e dell’Istituto Besta della nostra città, abbiamo sviluppato un modello di topo transgenico che, per la prima volta, ricapitola tutti gli aspetti motori, cognitivi e neurofisiologici del morbo di Creutzfeldt- Jakob, la variante umana dell’encefalopatia spongiforme bovina (nota all’opinione pubblica come “morbo della mucca pazza”). Nel futuro è nostra intenzione sviluppare anche un programma di ricerca che riguardi aspetti di comune interesse come, ad esempio, il ruolo del sonno nel consolidamento dell’apprendimento motorio. Da quest’anno, oltre ai laboratori del 7 piano, blocco C, condivideremo anche l’insegnamento del corso di Fisiologia Umana per il corso di Laurea di Medicina e Chirurgia per il Polo San Paolo.

prof.ssa Paola Borroni, Ricercatore Confermato - prof. Luca Imeri, Professore Associato, Facoltà di Medicina, Chirurgia e Odontoiatria Università degli Studi di Milano

Per commenti e/o informazioni: urp@ao-sanpaolo.it

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