Laboratorio di Neurologia Sperimentale

Il Laboratorio di Neurologia Sperimentale studia i modelli sperimentali di varie malattie neurologiche, tra le quali morbo di Parkinson, malattia di Alzheimer e sclerosi laterale amiotrofica (SLA).

Gli studi sul morbo di Parkinson sono indirizzati alla comprensione di meccanismi alla base della degenerazione progressiva della popolazione neuronale dopaminergica mesencefalica. Questo è il tratto istopatologico essenziale e caratterizzante la malattia nei suoi effetti neurodegenerativi su alcuni centri del sistema nervoso extrapiramidale. Il Laboratorio studia inoltre le risposte funzionali della medesima popolazione cellulare, al fine di comprendere le conseguenze della loro degenerazione nell’ambito della circuiteria dei nuclei della base, gruppo di nuclei sottocorticali anche detti “gangli della base”.

Per la malattia di Alzheimer, l’analisi sperimentale del Laboratorio è focalizzata sullo studio cellulare e molecolare dei meccanismi alla base delle disfunzioni nella plasticità sinaptica ippocampale e corticale. Ad esse sono attribuiti i deficit cognitivi tipici di questa patologia dell’invecchiamento.

Gli studi sulla sclerosi laterale amiotrofica (SLA) mirano ad analizzare i meccanismi cellulari e molecolari che determinano la degenerazione dei neuroni motori spinali. Questi neuroni sono causa della progressiva perdita di funzioni motorie negli individui affetti da SLA. In questo ambito di studi, centrale è anche la ricerca su molecole che, con la propria azione, si rivelino in grado di prevenire o rallentare tale degenerazione dei motoneuroni presenti nella corteccia cerebrale, nel tronco encefalico e nel midollo spinale.

Preparati Slice e Tecniche Elettrofisiologiche

Il sistema dopaminergico studiato dal Laboratorio di Neurologia Sperimentale in relazione alla malattia di Parkinson, è oggetto di ricerche anche nell’ambito di patologie di natura psichiatrica. Tra queste, la schizofrenia, le dipendenze, la depressione e l’iperattività con disturbi d’attenzione. Le metodiche prevedono prevalentemente l’utilizzo di tecniche elettrofisiologiche su preparati slice (fettine) di tessuto cerebrale, mantenute vitali con perfusione di liquido cefalo-rachidiano artificiale.

Su questi preparati in vitro vengono effettuate registrazioni in whole-cell patch-clamp da singoli neuroni. La loro visualizzazione con microscopia ad infrarossi permette di registrare le correnti ioniche che attraversano tutta la membrana degli assoni. Il Laboratorio dispone di amplificatori per effettuare registrazioni con metodo del blocco di corrente (permette di determinare la resistenza elettrica e la capacità di una singola cellula) e metodo del blocco del potenziale (fissa una delle variabili della conduttanza ionica membranale a un valore costante). Sugli stessi neuroni vengono poi valutate le correnti somato-dendritiche, le risposte sinaptiche spontanee ed evocate da stimolazione di vie afferenti, nonché le variazioni nel contenuto intracellulare di calcio o di sodio libero, mediante misurazioni microfluorimetriche.

L’analisi elettrofisiologica prevede anche lo studio degli stessi preparati in vitro mediante un sistema di registrazione extracellulare con multi-elettrodo, costituito da griglie (8x8) di 64 elettrodi planari, che permettono di valutare in contemporanea la risposta di più popolazioni cellulari, della loro connettività funzionale e della dinamica spazio-temporale della loro attività elettrica. A questa analisi elettrofisiologica viene inoltre abbinata una valutazione neurochimica del rilascio di neurotrasmettitore dopamina nelle strutture di proiezione delle cellule dopaminergiche mesencefaliche, con tecniche di voltammetria e amperometria su preparati slice.