Andrew Koob ha conseguito il dottorato di ricerca in neuroscienze presso la Purdue University nel 2005 e ha ricoperto posizioni di ricerca presso il Dartmouth College, l’Università della California, San Diego e l’Università di Monaco di Baviera, in Germania. È anche l’autore di The Root of Thought, che esplora lo scopo e la funzione delle cellule gliali, il tipo di cellule più abbondante nel cervello., Mind Matters editor Jonah Lehrer chiacchiera con Koob sul perché glia sono stati trascurati per secoli, e come nuovi esperimenti con le cellule gliali far luce su alcuni degli aspetti più misteriosi della mente.
LEHRER: Il tuo nuovo libro, The Root of Thought, è tutto sul potere delle cellule gliali, che in realtà costituiscono quasi il 90 per cento delle cellule nel cervello. Cosa fanno le cellule gliali? E perché ne abbiamo così tanti nella nostra testa?
KOOB: Originariamente, gli scienziati non pensavano di aver fatto nulla., Fino agli ultimi 20 anni, gli scienziati del cervello credevano che i neuroni comunicassero tra loro, rappresentassero i nostri pensieri e che la glia fosse un po ‘ come stucco e malta che tenevano insieme la casa. Erano considerati semplici isolanti per la comunicazione dei neuroni. Ci sono alcuni tipi di cellule gliali, ma recentemente gli scienziati hanno iniziato a concentrarsi su un particolare tipo di cellule gliali chiamato “astrocyte”, poiché sono abbondanti nella corteccia. È interessante notare che, salendo la scala evolutiva, gli astrociti nella corteccia aumentano di dimensioni e numero, con gli esseri umani che hanno il maggior numero di astrociti e anche il più grande., Gli scienziati hanno anche scoperto che gli astrociti comunicano a se stessi nella corteccia e sono anche in grado di inviare informazioni ai neuroni. Infine, gli astrociti sono anche la cellula staminale adulta nel cervello e controllano il flusso sanguigno nelle regioni dell’attività cerebrale. A causa di tutte queste importanti proprietà, e poiché la corteccia è ritenuta responsabile del pensiero superiore, gli scienziati hanno iniziato a rendersi conto che gli astrociti devono contribuire al pensiero.
LEHRER: Perché glia è stata trascurata per così tanto tempo?
KOOB: Per capire questo, devi fare un tour della storia della scienza del cervello., Glia erano principalmente una barra laterale per 200 anni nella lotta per l’idea del neurone. Alcuni punti salienti sono stati: Alla fine del 18 ° secolo, gli scienziati hanno scoperto le proprietà elettriche del neurone nella colonna vertebrale delle rane. I neuroni hanno legami lunghi che sono facili da studiare chiamati ‘assoni’ che si estendono dal corpo cellulare dal cervello alla colonna vertebrale e la colonna vertebrale verso gli arti e il corpo. Allo stesso modo, i neuroni nei sensi erano collegati ai neuroni nel cervello. È qui che la nozione di neuroni come base dei nostri pensieri ha messo radici., A metà del 19 ° secolo, la glia veniva appena scoperta e i ricercatori immaginavano che le cellule gliali tenessero semplicemente insieme i neuroni (la glia è greca per colla). Quello che trovo divertente è che gli scienziati si sono imbattuti in una cellula molto numerosa nel cervello, un organo responsabile dei nostri pensieri e della nostra personalità, ma erano così concentrati sui neuroni che hanno concluso che la nuova cellula era inutile. Alla fine del 19 ° secolo è stato sviluppato un metodo di colorazione per guardare le cellule in modo più efficace nel cervello., Un brillante ricercatore spagnolo, Santiago Ramon y Cajal, ha preso su di sé lo studio del cervello dal punto di vista dei neuroni. Ha meticolosamente tracciato uno schema per come elaborano le informazioni e sono collegati, che ha portato alla “Dottrina Neurone.”(“The Neuron Doctrine” è la convinzione che i neuroni siano responsabili dei nostri pensieri.) Tuttavia, Cajal sembrava disturbato dalle cellule gliali. Erano molto numerosi e, ovviamente, appendere fuori in tutta la corteccia., Nel frattempo, suo fratello Pedro, che era anche uno scienziato, sviluppò la teoria che le cellule gliali fossero “cellule di supporto” che isolavano le proprietà elettriche dei neuroni. Cajal decise di sostenere la teoria di suo fratello. E dal 1906, quando ha vinto il premio nobel, questo è stato il dogma.
LEHRER: Potrebbe descrivere alcuni dei primi esperimenti che per primi hanno portato gli scienziati a riconsiderare il ruolo delle cellule gliali?
KOOB: Esperimenti Gliali non andare avanti fino al 1960. Tutti gli scienziati sapevano di glia era che se si mette neuroni in capsula di Petri, si doveva avere glia, o neuroni sarebbero morti. Poi, Stephen W., Kuffler ad Harvard, per ragioni sconosciute, decise di testare la teoria accettata di Pedro sull’isolamento. Questo è stato nello stesso periodo in cui i conteggi delle cellule nel cervello hanno rivelato che le cellule gliali sono quasi il 90% del cervello (da qui proviene l’idea basata sui neuroni che usiamo solo il 10% del nostro cervello). Kuffler è notevole perché ha ironicamente stabilito il dipartimento di biologia di Harvard ‘neuro’ mentre stava eseguendo questi esperimenti gliali innovativi. Ad ogni modo, Kuffler ha preso astrociti dal cucciolo di sanguisuga e fango e ha aggiunto potassio, qualcosa che è noto per fuoriuscire dai neuroni dopo che sono stati stimolati., Pensava che questo avrebbe confermato la teoria di Pedro secondo cui le cellule gliali erano isolanti. Quello che ha scoperto invece è che il potenziale elettrico delle cellule gliali ha risposto al potassio. Kuffler e colleghi hanno scoperto che gli astrociti esibivano un potenziale elettrico, molto simile ai neuroni. Hanno anche scoperto nella rana e nella sanguisuga che gli astrociti erano influenzati dallo scambio ionico neuronale, un processo a lungo ritenuto la controparte chimica del pensiero., Da allora molti ricercatori hanno completato esperimenti sulla capacità comunicativa delle cellule gliali con i neuroni, anche alla fine degli anni ’80 e primi anni’ 90, quando è stato scoperto cellule gliali rispondono e rilasciano trasmettitori ‘neuro’.
LEHRER: Perché le onde di calcio sono importanti?
KOOB: In breve, le onde di calcio sono il modo in cui gli astrociti comunicano a se stessi. Gli astrociti hanno centinaia di ‘endfeet’ che si diffondono dal loro corpo. Sembrano mini polpi, e collegano questi endfeet con vasi sanguigni, altri astrociti e sinapsi neuronali., Il calcio viene rilasciato dalle riserve interne negli astrociti mentre vengono stimolati, quindi il calcio viaggia attraverso i loro piedi finali verso altri astrociti. Il termine “onde di calcio” descrive il rilascio e lo scambio di calcio tra astrociti e tra astrociti e neuroni. Gli scienziati di Yale, in particolare Ann H. Cornell-Bell e Steven Finkbeiner, hanno dimostrato che le onde di calcio possono diffondersi dal punto di stimolazione di un astrocyte a tutti gli altri astrociti in un’area centinaia di volte la dimensione dell’astrocyte originale. Inoltre, le onde di calcio possono anche causare il fuoco dei neuroni., E le onde di calcio nella corteccia stanno portando gli scienziati a dedurre che questo stile di comunicazione può essere favorevole all’elaborazione di certi pensieri. Se ciò non è convincente, è stato recentemente dimostrato che una molecola che stimola gli stessi recettori del THC può innescare il rilascio di calcio di astrociti.
LEHRER: Suggerisci che la glia e le sue onde di calcio potrebbero svolgere un ruolo nella creatività. Potrebbe spiegarmi?
KOOB: Questa idea nasce dai sogni, dalla deprivazione sensoriale e dal sogno ad occhi aperti. Senza input dai nostri sensi attraverso i neuroni, come è possibile che abbiamo pensieri così vividi?, Com’è possibile che quando siamo nel profondo del pensiero apparentemente spegniamo tutto nell’ambiente che ci circonda? In questa teoria, i neuroni sono legati alla nostra azione muscolare e ai sensi esterni. Sappiamo che gli astrociti monitorano i neuroni per queste informazioni. Allo stesso modo, possono indurre i neuroni a sparare. Pertanto, gli astrociti modulano il comportamento dei neuroni. Ciò potrebbe significare che le onde di calcio negli astrociti sono la nostra mente pensante. L’attività neuronale senza l’elaborazione di astrociti è un semplice riflesso; qualcosa di più complicato potrebbe richiedere l’elaborazione di astrociti., Il fatto che gli esseri umani abbiano gli astrociti più abbondanti e più grandi di qualsiasi animale e siamo capaci di creatività e immaginazione presta anche credito a questa speculazione.
Il calcio viene anche rilasciato in modo casuale e senza stimolazione dalle riserve interne degli astrociti in piccole esplosioni chiamate “sbuffi”.’Questi sbuffi casuali possono portare a onde. È possibile che i pensieri apparentemente casuali durante i sogni e l’esperienza di deprivazione sensoriale possano essere sbuffi di calcio che diventano onde nei nostri astrociti., Fondamentalmente, è ovvio che gli astrociti sono coinvolti nell’elaborazione del cervello nella corteccia, ma le domande principali sono: i nostri pensieri e l’immaginazione derivano dagli astrociti che lavorano insieme ai neuroni, o i nostri pensieri e l’immaginazione sono esclusivamente il dominio degli astrociti? Forse il ruolo dei neuroni è quello di supportare gli astrociti.