Resting fMRI functional connectivity reflects fluctuations in inhibitory interneuron activity

Immaginate il cervello umano come una città enorme e frenetica. Per molto tempo, gli scienziati hanno cercato di capire come i diversi quartieri di questa città si parlino tra loro mentre la città è "a riposo" (senza svolgere un compito specifico). Usano una telecamera speciale chiamata scanner fMRI, che non scatta foto agli edifici stessi, ma misura piuttosto il flusso di sangue. Quando un quartiere diventa trafficato, vi fluisce più sangue. Osservando come il flusso sanguigno in un'area salga e scenda in sincronia con un'altra, gli scienziati mappano le "reti di amicizia" della città. Questo viene chiamato connettività funzionale.

Tuttavia, c'era un grande mistero: chi sta esattamente causando queste onde di flusso sanguigno? Sono i principali lavoratori della città (neuroni eccitatori) o i controllori del traffico e i mantenitori della pace (interneuroni inibitori)?

Per risolvere questo problema, i ricercatori sono entrati nel cervello di una scimmia (un parente stretto degli esseri umani) e hanno fatto qualcosa di molto astuto. Hanno attivato due cose contemporaneamente:

1. La telecamera fMRI che osserva il flusso sanguigno.
2. Piccoli microfoni (elettrodi) che ascoltano le conversazioni individuali di migliaia di cellule cerebrali.

Una volta ottenuti questi dati, hanno suddiviso le cellule cerebrali in due gruppi principali in base alla forma delle loro "voci" (i loro segnali elettrici):

• I Principali Lavoratori (Neuroni Eccitatori): Queste sono le cellule che di solito inviano messaggi ad altre parti del cervello.
• I Controllori del Traffico (Interneuroni Inibitori): Queste sono le cellule che di solito calmano le cose o impediscono ai segnali di andare troppo veloci.

Ecco cosa hanno scoperto, usando un'analogia semplice:

Pensate al segnale del flusso sanguigno fMRI come a un gigantesco battito ritmico di tamburo che l'intera città sembra seguire.

• I Principali Lavoratori (Neuroni Eccitatori): Quando i ricercatori hanno ascoltato queste cellule, hanno trovato un insieme misto. Circa metà di esse marciava al ritmo del tamburo (la loro attività aumentava quando il flusso sanguigno aumentava), ma l'altra metà marciava nella direzione opposta (la loro attività diminuiva quando il flusso sanguigno aumentava). Erano tutti sparsi, non si sincronizzavano in modo coerente con il grande battito del tamburo.

• I Controllori del Traffico (Interneuroni Inibitori): Questi erano molto diversi. Ognuno di loro marciava perfettamente a tempo con il battito del tamburo. Quando il flusso sanguigno aumentava, queste cellule diventavano più attive. Ancora più sorprendente, un tipo specifico di questi controllori era così in sincronia che il suo ritmo corrispondeva perfettamente al modello "dell'intera città". La loro attività appariva esattamente come le mappe che gli scienziati disegnavano da anni usando la telecamera fMRI.

La Conclusione:

Lo studio conclude che, mentre i "Principali Lavoratori" (neuroni eccitatori) sono probabilmente coloro che svolgono le conversazioni a lunga distanza tra le diverse regioni cerebrali, il ritmo e le fluttuazioni che la telecamera fMRI vede sono principalmente guidati dai Controllori del Traffico (interneuroni inibitori).

In altre parole, se state osservando lo "stato di riposo" del cervello attraverso una telecamera fMRI, non state solo vedendo i principali lavoratori che chiacchierano; state vedendo principalmente i controllori del traffico che mantengono il ritmo dell'intera città sotto controllo. Il "battito cardiaco" della rete a riposo del cervello è il polso di queste cellule inibitorie.