Studio della plasticità eterosinaptica di lungo termine nelle sinapsi senso-motorie del ratto in vitro con la tecnica del multi-electrode array (MEA).
ProgettoLa modulazione eterosinaptica di lungo termine potrebbe giocare un ruolo chiave nel rimodellamento sinaptico durante lo sviluppo e in tutta la vita adulta e sembra in grado di spiegare un fondamentale tipo di apprendimento: il condizionamento operante. Diversi studi sono stati compiuti in semplici invertebrati come l'aplisia, la limnaea e la drosofila. E' stato dimostrato che la convergenza dei segnali di rinforzo positivo e negativo sui neuroni implicati nell'esecuzione motoria modifica sia le proprietà biofisiche delle loro membrane che le loro sinapsi, agendo attraverso la cascata del cAMP. I dati a disposizione nei mammiferi sono molto più scarsi. Per approfondire le conoscenze a questo livello filogenetico il riflesso tendineo monosinaptico nel ratto sembra rappresentare un ottimo modello sperimentale dal momento che questo riflesso può essere condizionare operativamente.
Un limite negli studi di plasticità di più lunga durata in vitro è costituito dal breve ambito temporale esplorabile coi metodi tradizionali. Lo scopo della nostra ricerca è di eseguire degli esperimenti basati sui multi-electrode array (MEA) per studiare la plasticità eterosinaptica a lungo termine (molte ore o giorni) della sinapsi senso-motoria nel circuito del riflesso monosinaptico nel ratto. Saranno ricercati i mediatori responsabili del condizionamento della sinapsi senso-motoria e si studieranno i loro meccanismi d'azione. Si localizzeranno gli specifici recettori sia sul neurone pre- che post-sinaptico mediante tecnica immunoistochimica e l'uso della microscopia confocale. Si valuterà quindi l'effetto dell'attivazione di questi recettori sull'eccitabilità cellulare con la tecnica del patch-clamp. Dato che i meccanismi di plasticità noti sembrano tutti fare perno sulle variazioni della concentrazione di Ca2+ intracellulare e che quest'ultima può dipendere in misura rilevante dal funzionamento dei canali del Ca2+ voltaggio-dipendenti, si valuteranno eventuali effetti dei neuromodulatori su questi canali.
I MEA impiegati sono dispositivi costituiti da una matrice di micrelettrodi disposta sul fondo di una capsula di Petri. Da ciascuno degli elettrodi è possibile effettuare registrazioni e stimolazioni elettriche delle fettine di midollo spinale appoggiate sopra la matrice, e mantenute in vita da una continua perfusione di mezzo di coltura opportunamente ossigenato, nel quale saranno anche aggiunti i neuromodulatori da saggiare. Il vantaggio dei MEA è costituito dalla notevole stabilità temporale delle registrazioni (anche molti mesi). Questo requisito metodologico è fondamentale per uno studio della plasticità di lungo termine. Ulteriore vantaggio di questa tecnica è la contemporanea accessibilità del preparato per le registrazioni di patch-clamp.
I risultati di questo lavoro potranno contribuire a spiegare non solo l'apprendimento di nuove semplici abilità motorie a livello spinale ma anche i meccanismi del rimodellamento sinaptico durante lo sviluppo.
Un limite negli studi di plasticità di più lunga durata in vitro è costituito dal breve ambito temporale esplorabile coi metodi tradizionali. Lo scopo della nostra ricerca è di eseguire degli esperimenti basati sui multi-electrode array (MEA) per studiare la plasticità eterosinaptica a lungo termine (molte ore o giorni) della sinapsi senso-motoria nel circuito del riflesso monosinaptico nel ratto. Saranno ricercati i mediatori responsabili del condizionamento della sinapsi senso-motoria e si studieranno i loro meccanismi d'azione. Si localizzeranno gli specifici recettori sia sul neurone pre- che post-sinaptico mediante tecnica immunoistochimica e l'uso della microscopia confocale. Si valuterà quindi l'effetto dell'attivazione di questi recettori sull'eccitabilità cellulare con la tecnica del patch-clamp. Dato che i meccanismi di plasticità noti sembrano tutti fare perno sulle variazioni della concentrazione di Ca2+ intracellulare e che quest'ultima può dipendere in misura rilevante dal funzionamento dei canali del Ca2+ voltaggio-dipendenti, si valuteranno eventuali effetti dei neuromodulatori su questi canali.
I MEA impiegati sono dispositivi costituiti da una matrice di micrelettrodi disposta sul fondo di una capsula di Petri. Da ciascuno degli elettrodi è possibile effettuare registrazioni e stimolazioni elettriche delle fettine di midollo spinale appoggiate sopra la matrice, e mantenute in vita da una continua perfusione di mezzo di coltura opportunamente ossigenato, nel quale saranno anche aggiunti i neuromodulatori da saggiare. Il vantaggio dei MEA è costituito dalla notevole stabilità temporale delle registrazioni (anche molti mesi). Questo requisito metodologico è fondamentale per uno studio della plasticità di lungo termine. Ulteriore vantaggio di questa tecnica è la contemporanea accessibilità del preparato per le registrazioni di patch-clamp.
I risultati di questo lavoro potranno contribuire a spiegare non solo l'apprendimento di nuove semplici abilità motorie a livello spinale ma anche i meccanismi del rimodellamento sinaptico durante lo sviluppo.