Il cervello potrebbe avere un’origine molto più complessa di quanto ipotizzato finora. Uno studio pubblicato su Nature Neuroscience ha infatti messo in discussione l’idea, consolidata da decenni, secondo cui tutte le regioni cerebrali derivino da un’unica popolazione di cellule progenitrici.

Analizzando lo sviluppo embrionale nei topi, i ricercatori del California Institute of Technology e della University of California di San Francisco hanno individuato due gruppi distinti di cellule, destinati a seguire percorsi di sviluppo separati.

Le cellule che esprimono il gene Otx2 danno origine al prosencefalo e al mesencefalo, aree associate alle funzioni cognitive superiori. Quelle caratterizzate dal gene Gbx2 formano invece il rombencefalo, la parte posteriore del cervello che comprende il tronco encefalico e controlla funzioni fondamentali come respirazione, ritmo cardiaco e sonno.

Una separazione che arriva da lontano

L’analisi della cromatina, cioè della struttura nella quale viene organizzato il Dna, ha confermato le profonde differenze tra le due popolazioni cellulari. Secondo i ricercatori, queste caratteristiche impediscono ai due gruppi di trasformarsi l’uno nell’altro e li indirizzano verso destini biologici differenti.

La scoperta non riguarda soltanto lo sviluppo embrionale dei mammiferi. Gli studiosi hanno infatti cercato la stessa separazione lungo l’albero evolutivo, analizzando organismi differenti, tra cui polli, pesci zebra ed enteropneusti, piccoli animali marini privi di spina dorsale.

I risultati hanno evidenziato una separazione analoga. Secondo gli autori, il cervello potrebbe quindi essere il risultato dell’unione di due antichi sistemi nervosi, originariamente distinti e specializzati in funzioni differenti. Nel corso dell’evoluzione, queste strutture sarebbero state affiancate, permettendo di integrare il controllo delle funzioni vitali con le capacità cognitive più avanzate.

La scoperta può aiutare la ricerca sulla Sla

La nuova interpretazione potrebbe avere importanti conseguenze anche per la ricerca sulle malattie neurologiche. Per anni, infatti, gli scienziati hanno incontrato difficoltà nel coltivare in laboratorio i neuroni del rombencefalo. Secondo gli autori dello studio, uno dei motivi sarebbe stato proprio l’utilizzo di cellule progenitrici appartenenti al gruppo destinato alle regioni anteriori del cervello.

Una volta individuato il percorso di sviluppo specifico del rombencefalo, i ricercatori sono riusciti a trasformare cellule staminali pluripotenti umane in motoneuroni funzionali del tronco encefalico. Le cellule ottenute hanno mostrato attività elettrica regolare e prodotto proteine caratteristiche delle strutture coinvolte nel controllo della muscolatura facciale e della deglutizione.

Il nuovo modello potrebbe quindi offrire uno strumento per studiare patologie come sclerosi laterale amiotrofica (Sla) e atrofia muscolare spinale (Sma), per le quali la ricerca è stata finora limitata anche dalla difficoltà di ottenere tessuto cerebrale posteriore da pazienti viventi. Per gli autori, si apre così una nuova possibilità per comprendere meglio queste malattie e sviluppare in futuro possibili terapie rigenerative.

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