Per oltre un decennio, i neuroscienziati hanno cercato di capire come la neurogenesi (la nascita di nuovi neuroni) e la neuroplasticità (la malleabilità dei circuiti neurali) lavorano insieme per rimodellare il nostro modo di pensare, ricordare e comportarci.

Questa settimana, un nuovo studio illuminante, “Adult-Born Neurons Modify Excitatory Synaptic Transmission to Existing Neurons” ha riportato come i neuroni appena nati (creati tramite neurogenesi) si tessono in un arazzo neurale “nuovo e migliorato”. I risultati del gennaio 2017 sono stati pubblicati sulla rivista eLife.

Durante questo studio all’avanguardia sui topi, i neuroscienziati dell’Università dell’Alabama a Birmingham (UAB) hanno scoperto che la combinazione di neurogenesi e neuroplasticità ha fatto sì che i neuroni più vecchi meno adatti svanissero nell’oblio e morissero mentre gli arzilli, giovani neuroni appena nati prendevano in consegna i circuiti neurali esistenti creando connessioni sinaptiche più robuste.

Per il loro ultimo studio UAB, Linda Overstreet-Wadiche e Jacques Wadiche-che sono entrambi professori associati presso l’Università dell’Alabama a Birmingham dipartimento di neurobiologia-focalizzato sulla neurogenesi nella regione giro dentato dell’ippocampo.

Il giro dentato è un epicentro della neurogenesi responsabile della formazione di nuovi ricordi episodici e l’esplorazione spontanea di nuovi ambienti, tra le altre funzioni.

Più specificamente, i ricercatori si sono concentrati sui neuroni delle cellule di granulo appena nati nel giro dentato che devono diventare cablati in una rete neurale formando sinapsi tramite neuroplasticità per rimanere vivi e partecipare alla funzione del circuito neurale in corso.

Ci sono solo due grandi regioni cerebrali che attualmente si ritiene abbiano la capacità di dare continuamente vita a nuovi neuroni attraverso la neurogenesi negli adulti; uno è l’ippocampo (hub di memoria a lungo termine e spaziale) il secondo è il cervelletto (hub di coordinazione e memoria muscolare). In particolare, le cellule del granulo hanno il più alto tasso di neurogenesi. Sia l’ippocampo che il cervelletto sono imballati, chock-full con cellule di granulo.

Interessante, moderata a vigorosa attività fisica (MVPA) è uno dei modi più efficaci per stimolare la neurogenesi e la nascita di nuove cellule di granulo nell’ippocampo e il cervelletto. (Come pietra angolare della piattaforma The Athlete’s Way, ho scritto sul legame tra MVPA e neurogenesi per oltre un decennio. Per leggere una vasta gamma di post di Psychology Today sull’argomento, fare clic su questo link.)

Le cellule del granulo sono state identificate per la prima volta da Santiago Ramón y Cajal, che ha fatto bellissimi schizzi nel 1899 che illustrano come le cellule del granulo creano collegamenti sinaptici con le cellule di Purkinje nel cervelletto. Le sue illustrazioni mozzafiato e premiate con il Nobel sono attualmente in un tour nei musei degli Stati Uniti (in prestito dall’Instituto Santiago Ramón y Cajal di Madrid, Spagna) come parte della mostra d’arte itinerante “The Beautiful Brain”.

(Come nota a margine, il bulbo olfattivo è l’unica altra area cerebrale sottocorticale nota per avere alti tassi di neurogenesi. Speculativamente, questo potrebbe essere uno dei motivi per cui il profumo gioca un ruolo così indelebile e mutevole nella formazione della nostra memoria e nel “ricordo delle cose passate”.

Neurogenesi e neuroplasticità lavorano insieme per risistemare i circuiti neurali

Uno degli aspetti chiave della plasticità neurale è chiamato Darwinismo neurale, o “potatura neurale”, il che significa che qualsiasi neurone che non è ‘sparato e cablato’ insieme in una rete rischia di essere estinto. L’ultima ricerca UAB suggerisce che i neuroni appena nati giocano un ruolo nell’accelerare questo processo “vincendo” in una battaglia neuronale del tipo “sopravvivenza del più adatto” contro le loro controparti più anziane o consumate.

Molto prima che ci fossero studi neuroscientifici sulla neuroplasticità e la neurogenesi, Henry David Thoreau ha involontariamente descritto il processo di come i sentieri che la propria mente percorre possono diventare cablati (quando si rimane bloccati in un solco) descrivendo un sentiero ben battuto attraverso i boschi. In Walden, Thoreau scrive,

“La superficie della terra è morbida e impressionabile dai piedi degli uomini; e così con i sentieri che la mente percorre. Quanto logore e polverose devono essere le autostrade del mondo, quanto profondi i solchi della tradizione e del conformismo!”

Dal punto di vista psicologico, l’ultima scoperta dell’UAB presenta l’eccitante possibilità che quando i neuroni nati da adulti si intrecciano nelle reti neurali esistenti, vengono creati nuovi ricordi e quelli più vecchi possono essere modificati.

Attraverso la neurogenesi e la neuroplasticità, potrebbe essere possibile ritagliare un percorso fresco e non consumato per i vostri pensieri. Si potrebbe ipotizzare che questo processo apre la possibilità di reinventarsi e allontanarsi dallo status quo o di superare eventi traumatici passati che evocano ansia e stress. I ricordi radicati basati sulla paura spesso portano a comportamenti di evitamento che possono trattenerti dal vivere la tua vita al massimo.

La ricerca futura sulla neurogenesi potrebbe portare a nuovi trattamenti per il PTSD

Le cellule dei granuli nel giro dentato fanno parte di un circuito neurale che elabora input sensoriali e spaziali da altre aree del cervello. Integrando le informazioni sensoriali e spaziali, il giro dentato ha la capacità di generare ricordi unici e dettagliati di un’esperienza.

Prima di questo studio, Overstreet-Wadiche e i suoi colleghi dell’UAB avevano alcune domande di base su come funzionano le nuove cellule granulari del giro dentato. Si sono posti due domande specifiche:

1. Siccome il numero di neuroni nel giro dentato aumenta per neurogenesi mentre il numero di neuroni nella corteccia rimane lo stesso, il cervello crea sinapsi aggiuntive dai neuroni corticali alle nuove cellule granulari?
2. O alcuni neuroni corticali trasferiscono le loro connessioni dalle cellule di granulo mature alle nuove cellule di granulo?

Attraverso una serie di complessi esperimenti sui topi, Overstreet-Wadiche et al. hanno scoperto che alcuni dei neuroni corticali nella corteccia cerebrale hanno trasferito tutte le loro precedenti connessioni con le vecchie cellule di granulo (che potrebbero essere state logorate o passate di moda) alle cellule di granulo appena nate che erano pronte a partire.

Questa scoperta rivoluzionaria apre la porta per esaminare come la ridistribuzione delle sinapsi tra vecchi e nuovi neuroni aiuta il giro dentato a rimanere aggiornato formando nuove connessioni.

Una delle domande chiave che i ricercatori vogliono approfondire durante i prossimi esperimenti è: “Come si collega questa ridistribuzione agli effetti benefici dell’esercizio fisico, che è un modo naturale per aumentare la neurogenesi?”

In futuro, è possibile che la ricerca all’avanguardia sulla neurogenesi e la neuroplasticità potrebbe portare a trattamenti neurobiologici finemente sintonizzati per disturbi come il disturbo da stress post-traumatico (PTSD) e demenza. In una dichiarazione a UAB, Overstreet-Wadiche ha detto,

“Negli ultimi 10 anni ci sono state prove a sostegno di una ridistribuzione delle sinapsi tra vecchi e nuovi neuroni, forse da un processo competitivo che le nuove cellule tendono a ‘vincere’. I nostri risultati sono importanti perché dimostrano direttamente che, affinché le nuove cellule vincano le connessioni, le vecchie cellule perdono le connessioni.

Quindi, il processo di neurogenesi adulta non solo aggiunge nuove cellule alla rete, ma promuove la plasticità della rete esistente. Sarà interessante esplorare come la plasticità indotta dalla neurogenesi contribuisca alla funzione di questa regione del cervello.

La neurogenesi è tipicamente associata a una migliore acquisizione di nuove informazioni, ma alcuni studi hanno anche suggerito che la neurogenesi promuove la ‘dimenticanza’ dei ricordi esistenti.”

L’esercizio aerobico è il modo più efficace per stimolare la neurogenesi e creare neuroni adulti

Negli ultimi 10 anni, i consigli praticabili che ho dato in The Athlete’s Way sono stati radicati nella convinzione che attraverso il processo quotidiano di allenamento chiunque può stimolare la neurogenesi e ottimizzare la sua mentalità e la sua visione della vita attraverso la neuroplasticità.

Il programma è progettato per rimodellare le reti neurali e ottimizzare la vostra mentalità. Fin dall’inizio, questo programma si è basato sulla scoperta che l’attività aerobica produce il fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF) e stimola la nascita di nuovi neuroni attraverso la neurogenesi. Descrivo la mia filosofia nell’introduzione a The Athlete’s Way,

“Spostare l’attenzione da cosce più magre a menti più forti rende questo libro di esercizi unico. The Athlete’s Way non si concentra solo a scolpire addominali a sei piazze o a modellare panini d’acciaio. Siamo più interessati a gonfiare i vostri neuroni e rimodellare le vostre sinapsi per creare una mentalità ottimista, resistente e determinata. L’obiettivo è la trasformazione dall’interno verso l’esterno.

La mia missione è quella di farvi arrivare questo messaggio in modo che possiate usare la neurobiologia e i modelli comportamentali per migliorare la vostra vita attraverso l’esercizio. Sono un fanatico del potere del sudore di trasformare la vita delle persone trasformando la loro mente. La mia convinzione è forte e autentica perché l’ho vissuta.”

Ho creato The Athlete’s Way con l’aiuto indispensabile del mio defunto padre, Richard Bergland, che era un neuroscienziato visionario, neurochirurgo e autore di The Fabric of Mind (Viking).

Un decennio fa, quando ho pubblicato The Athlete’s Way: Sweat and the Biology of Bliss (St. Martin’s Press), ho messo la neurogenesi e la neuroplasticità sotto i riflettori. All’epoca, la scoperta della neurogenesi era nuova di zecca, e ancora una nozione radicale nelle neuroscienze mainstream.

All’inizio del XXI secolo, la maggior parte degli esperti credeva ancora che gli esseri umani fossero nati con tutti i neuroni che avrebbero avuto per tutta la vita. Semmai, si credeva che le persone potessero perdere neuroni o “uccidere cellule cerebrali” solo invecchiando.

Comprensibilmente, quando ho pubblicato The Athlete’s Way nel 2007, c’erano molti scettici e oppositori che pensavano che le mie idee sul rimodellamento della mentalità usando una combinazione di neurogenesi e neuroplasticità attraverso un’attività fisica moderata o vigorosa fossero ridicole.

Negli ultimi 10 anni, ho tenuto le mie antenne alzate e il mio dito sul polso di tutte le ultime ricerche sulla neurogenesi e la neuroplasticità sperando di trovare ulteriori prove empiriche che diano più credibilità scientifica al mio sistema di credenze e metodologia.

Inutile dire che ero al settimo cielo ed estasiato questa mattina quando ho letto la nuova ricerca di Linda Overstreet-Wadiche e Jacques Wadiche che individua le specifiche di come i neuroni nati adulti modificano i circuiti neurali esistenti. Questa è roba affascinante!

Questi sono tempi eccitanti per le neuroscienze. Le moderne tecniche neuroscientifiche sono pronte a risolvere molti altri enigmi riguardanti il complesso meccanismo con cui la neurogenesi e la neuroplasticità lavorano insieme come un duo dinamico per rimodellare le nostre reti neurali e la connettività funzionale tra le regioni del cervello. Restate sintonizzati per future prove empiriche e ricerche scientifiche sulla neurogenesi e la neuroplasticità nei mesi e negli anni a venire.

Nel frattempo, se volete leggere un estratto gratuito di The Athlete’s Way che fornisce alcuni semplici consigli e modi pratici per stimolare la neurogenesi e ricablare il cervello attraverso la neuroplasticità e l’attività fisica da moderata a vigorosa, guardate queste pagine di una sezione del mio libro intitolata: “Neuroplasticità e neurogenesi: Combinare neuroscienze e sport”.