Analisi della segnalazione e del ruolo dell'attività spontanea nello sviluppo del sistema uditivo

Nello sviluppo del sistema nervoso l’attività elettrica spontanea, ovvero generata in assenza di stimoli specifici, ha un ruolo fondamentale nel promuovere la maturazione e la specificazione dei circuiti neuronali. Nel sistema sensoriale uditivo in via di sviluppo, la presenza di attività spontanea è stata dimostrata prima dell’apertura dei canali uditivi e quindi in assenza di stimoli sonori esterni. Tuttavia, come questa attività sia intrinsecamente generata e come influenzi lo sviluppo dei circuiti uditivi è attualmente ancora poco conosciuto. In questo contesto, lo scopo dei due lavori che ho scelto di analizzare è stato quello di comprendere nello specifico la segnalazione e il modello spazio-temporale dell’attività spontanea e come essa influenzi lo sviluppo nel sistema uditivo. A tal fine gli autori hanno utilizzato tecniche di imaging funzionale in vivo quali la microscopia a 2 fotoni e la wide-field epifluorescence microscopy su modelli murini che esprimono diversi sottotipi dell’indicatore del Ca2+ geneticamente modificato GCaMP, in combinazione con manipolazioni farmacologiche e registrazioni elettrofisiologiche. I risultati del primo lavoro (Babola et al., 2018) evidenziano l’origine spaziale delle correnti spontanee nelle cellule di supporto della Coclea e il flusso di propagazione dell’attività. Dai neuroni gangliari spirali (SGN) l’attività spontanea viene propagata verso i centri cerebrali superiori, fino alla corteccia uditiva. Analizzando in particolare il collicolo inferiore e la corteccia uditiva gli autori hanno dimostrato che gruppi di neuroni allineati alle future zone di isofrequenza mostrano attività correlata lungo l’intero percorso. Questo indica un ruolo dell’attività spontanea nel predisporre la tonotopia. Risulta in seguito inaspettato che l’attività spontanea organizzata tonotopicamente permanga anche in modelli murini sordi in cui è stato abolito il trasportatore del glutammato Vglut3. In assenza di quest’ultimo le sinapsi delle cellule ciliate con gli SGN non funzionano in maniera integra: i neuroni raggiungono l’eccitazione solo grazie al lieve segnale depolarizzante delle cellule di supporto. Tale dato indica che gli SGN dei topi non esprimenti Vglut3 siano maggiormente eccitabili ed evidenzia dunque l’adattamento del sistema in risposta all’assenza di questo trasportatore vescicolare. Nel secondo lavoro preso in considerazione (Babola et al.,2021) gli autori si sono soffermati inizialmente sull’origine temporale dell’attività spontanea, posta nei giorni embrionali E14-E16, e sul gradiente di attivazione delle correnti, che risulta basale-apicale. Successivamente hanno studiato il ruolo del recettore purinergico P2RY1 nella segnalazione dell’attività spontanea. Dai risultati ottenuti, è emerso che P2RY1 abbia un ruolo fondamentale e preponderante rispetto ad altri recettori purinergici, nel captare l’ATP e nell’indurre correnti spontanee, crenazioni e coordinazione tra le cellule ciliate e di supporto durante lo sviluppo. In conclusione, dai due lavori analizzati in questo elaborato si può dedurre il meccanismo e di conseguenza il ruolo dell’attività spontanea nel modellare, ridefinire e far maturare i circuiti neuronali coinvolti nella trasmissione e nell’elaborazione sonora, e nello specificare la loro organizzazione spaziale e temporale.