Capacità motorie fini: quali circuiti neuronali le controllano?

I ricercatori dell’Università di Basilea e dell’Istituto Friedrich Miescher hanno condotto uno studio sul tema.

Prendere in mano una penna e scrivere il nostro nome o prendere una forchetta per mangiare gli spaghetti al pomodoro sono cose che diamo per scontate. Tuttavia impugnare correttamente una penna o portare gli spaghetti alla bocca senza fare confusione richiede movimenti precisi delle braccia e un alto livello di abilità. Il modo in cui il cervello padroneggia movimenti così squisiti è stato ora descritto nella rivista Nature da un team di ricercatori dell’Università di Basilea e dell’Istituto Friedrich Miescher per la ricerca biomedica. Una mappa dei circuiti del tronco cerebrale rivela quali neuroni controllano le capacità motorie fini del braccio e della mano.

Alla base di tutto il nostro comportamento motorio c’è una perfetta interazione tra i neuroni nel cervello, nel midollo spinale e nei muscoli. Ma quali circuiti neuronali controllano le capacità motorie fini di braccia, mani e dita? Il team della professoressa Silvia Arber ha affrontato questa questione in un recente lavoro. I neurobiologi che lavorano sia al Biozentrum dell’Università di Basilea che al Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research (FMI) studiano da molti anni come il sistema nervoso controlla il comportamento motorio.

Utilizzando un modello murino, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che una regione specifica del tronco cerebrale è responsabile di varie attività motorie fini degli arti anteriori. Per le loro indagini hanno applicato i cosiddetti metodi optogenetici e virali per marcare i neuroni e osservare la loro attività. Ciò ha consentito al team di localizzare quattro sottopopolazioni neuronali in questa regione e di correlarle a funzioni specifiche. Ad esempio, un gruppo di neuroni è stato in grado di sollecitare il raggiungimento della zampa anteriore, mentre un altro gruppo controlla la manipolazione del cibo.

In termini di evoluzione, il tronco cerebrale è la parte più antica del cervello ed è l’estensione diretta del midollo spinale. Il tronco cerebrale è un importante quadro di comando tra i centri di pianificazione del movimento di ordine superiore nel cervello ei circuiti esecutivi nel midollo spinale. Nel midollo spinale, i flussi di informazioni sul movimento raggiungono infine i motoneuroni che sono direttamente collegati alle cellule muscolari. Questi a loro volta controllano il movimento attraverso la contrazione. È stato scoperto solo di recente che il tronco cerebrale è costituito da molte aree contenenti popolazioni neuronali funzionalmente specializzate, impegnate nel controllo di diverse forme di movimenti del corpo.

Nel loro studio, il team di Arber ha definito l’organizzazione dei neuroni in una di quelle regioni del tronco cerebrale chiamata “midollo rostrale laterale” (latRM) e ha tracciato i loro percorsi di comunicazione. Ciò ha consentito ai ricercatori di associare diverse attività comportamentali a gruppi specifici di neuroni latRM. “Azioni relativamente semplici degli arti anteriori come raggiungere il cibo vengono eseguite dai neuroni latRM con proiezioni dirette al midollo spinale”, spiega il primo autore Ludwig Ruder.

L’esecuzione di movimenti degli arti anteriori più complessi, che coinvolgono anche le dita, cioè afferrare o portare un pezzo di cibo alla bocca, sono controllati dai neuroni latRM con connessioni a neuroni in altre regioni del tronco cerebrale. “Le connessioni e i circuiti all’interno del tronco cerebrale sono indispensabili per abilità motorie più complesse – afferma Arber –. Le popolazioni neuronali che abbiamo identificato nel latRM controllano in modo molto specifico le capacità motorie degli arti anteriori. In particolare, la generazione di movimenti degli arti anteriori complessi e precisi come lanciare, afferrare o scrivere richiede la comunicazione tra diverse regioni del tronco cerebrale”.

La divisione delle popolazioni neuronali secondo diverse forme di movimento basate sull’organizzazione spaziale e la connettività fornisce approfondimenti sulla funzione del tronco cerebrale e sul controllo del comportamento motorio, in questo caso le capacità motorie fini del braccio e della mano. Molti circuiti neuronali del tronco cerebrale sono simili negli esseri umani e negli animali. È quindi possibile ipotizzare quali popolazioni neuronali controllano quali movimenti o come malattie o lesioni possono compromettere le capacità motorie o altri comportamenti negli esseri umani.

Redazione Nurse Times

Fonte: Salute H24