[Studio su moscerini] Perseveranza: identificato un circuito neurale che la controlla

Ultimo aggiornamento: 1 Ottobre 2019

Ok non sono esseri umani. Non sono ratti e non sono topi. Sono moscerini (della frutta), alias: drosophila. Eppure anche questi minuscoli insetti possono insegnarci qualcosa del funzionamento degli esseri viventi. La “perseveranza“, ovvero la ferma determinazione di un individuo finalizzata al perseguimento di obiettivi, fortissima motivazione di una persona a realizzare i suoi sogni, ha un’origine fisiologica osservabile? Secondo i ricercatori della Technical University di Monaco, Germania, sì.

I ricercatori dell’ateneo tedesco hanno identificato il circuito neurale nel cervello delle moscerini della frutta che le rende maggiormente performanti durante la ricerca del cibo.

L’esperimento

Nel corso dell’esperimento (documentato e pubblicato sulla rivista Neuron il 27 Agosto 2019) , i ricercatori hanno osservato che sottoponendo i moscerini ad un odore acre (simile all’aceto e alla frutta) questi prendenvano a muovere le zampe più velocemente. Nell’intento di raggiungere (quello che ritenevano essere) il cibo, correvano fino allo sfinimento. Nonostante gli loro sforzi, non potevano avvicinarsi al loro obiettivo: nel set-up del laboratorio della TUM School of Life Sciences Weihenstephan la parte superiore del corpo dei moscerini era fissata sul posto e gli insetti potevano muovere (a vuoto) le zampe senza andare da nessuna parte .

La velocità del movimento delle zampe faceva girare una sfera galleggiante su un cuscino d’aria. La velocità di rotazione (fino a 9 metri al minuto) della sfera mostrava alla professoressa neurologa Ilona C. Grunwald Kadow quanto sforzo la mosca della frutta stesse facendo per trovare cibo.

Un circuito neurale controlla la perseveranza: insieme a Julijana Gjorgjieva, professoressa di Neuroscienze Computazionali presso il TUM e capogruppo presso il Max Planck Institute for Brain Research di Francoforte, nonché un team internazionale e interdisciplinare di ricercatori, la Professoressa Grunwald Kadow ha identificato un circuito neurale nel cervello della minuscola mosca, che controlla questo tipo di perseveranza.

Perché i moscerini della frutta?

Per motivi di semplificazione delle osservazioni. I moscerini presentano un numero notevolmente inferiore di cellule nervose rispetto al cervello umano. In questo modo è possibile identificare i processi basilari del cervello, su un organismo semplice, che danno vita a processi similari sul cervello di organismi più complessi come quello dell’essere umano.

Come si è identificata l’attività neuronale dei moscerini?

Per identificare il circuito neurale responsabile della perseveranza, il team ha utilizzato due tecniche: attraverso un modello matematico, computato ad hoc, che simula l’interazione tra stimoli esterni e interni (esempio: l’odore acre e la fame). Successivamente, i neuroscienziati della TUM, in collaborazione con colleghi negli Stati Uniti e in Gran Bretagna, hanno identificato la rete di interesse nel cervello del moscerino della frutta con l’aiuto della microscopia elettronica, nonché di imaging in vivo e esperimenti comportamentali.

Risultati

Il circuito neurale di interesse si trova nel centro di apprendimento e memoria del cervello del moscerino. È controllato dai due neurotrasmettitori: dopamina e octopamina, che sono correlati alla noradrenalina umana. La dopamina aumenta l’attività del circuito, ad esempio aumenta la motivazione; l’octopamina riduce la volontà di fare uno sforzo.

Secondo i ricercatori, poiché questi neurotrasmettitori e i circuiti corrispondenti esistono anche nel cervello dei mammiferi, si ritiene che meccanismi simili regolino la volontà di continuare a perseguire un obiettivo (perserveranza) o abbandonare (rinuncia).

Gli esiti di questa sperimentazione potrebbero, in futuro, contribuire a spiegare perché l’interazione tra neuroni e la ricerca di sostanze psicoattive, ad esempio nelle dipendenze, sfugga spesso al controllo dell’individuo.