Le sinapsi: dove nasce il pensiero — e come il cervello si riscrive ogni giorno.

Il vostro cervello ha eliminato il 40% delle sue connessioni nei primi vent’anni di vita. Non era un danno — era scultura. E non ha mai smesso di rimodellarsi.

In breve

Le sinapsi sono i punti di contatto tra neuroni: dove un segnale elettrico si converte in chimico e poi di nuovo in elettrico, permettendo alle informazioni di viaggiare attraverso il cervello. Non sono strutture fisse. Sono unità computazionali vive, in continua trasformazione. Nei primi due anni di vita il cervello forma sinapsi a ritmo frenetico. Poi, nei vent’anni successivi, ne elimina oltre il 40%. Non è una perdita: è una scultura. Le sinapsi attive vengono rafforzate, quelle silenziose rimosse. Il cervello non cresce per accumulo, ma per selezione.

E non si ferma mai. Nella corteccia adulta circa il 40% delle strutture che ospitano le sinapsi eccitatorie viene rinnovato ogni 5 giorni. Nell’ippocampo — la struttura deputata alla memoria — quasi il 100% ogni due settimane. Con l’invecchiamento, questo equilibrio si incrina. Nelle malattie neurodegenerative come l’Alzheimer, le sinapsi sono spesso le prime strutture colpite — molto prima che i neuroni muoiano.

Come sottolineiamo in Saremo tutti centenari: proteggere le sinapsi significa proteggere la capacità del cervello di restare plastico, adattivo, vivo.

L’approfondimento

La sinapsi come unità computazionale.

Una sinapsi chimica — il tipo più comune nel cervello — funziona così: il segnale elettrico che percorre un assone raggiunge il terminale sinaptico e innesca il rilascio di neurotrasmettitori nelle vescicole presinaptiche. Questi neurotrasmettitori attraversano la fessura sinaptica — uno spazio di 20-40 nanometri — e si legano ai recettori sul neurone postsinaptico, generando un nuovo segnale elettrico o modificando l’eccitabilità del neurone ricevente.

In questo processo brevissimo — che avviene in meno di un millisecondo — è codificata la natura della comunicazione: quale neurotrasmettitore, quale recettore, quante vescicole rilasciate, con quale frequenza. La sinapsi non è un semplice interruttore on/off. È un nodo di elaborazione con proprietà proprie, modificabili dall’esperienza.

Il pruning sinaptico: la scultura del cervello.

Lo sviluppo cerebrale non segue la logica dell’accumulo ma della selezione. Il cervello del neonato produce sinapsi in eccesso — un’abbondanza che permette di catturare qualsiasi stimolo ambientale con la massima sensibilità. Poi, attraverso un processo chiamato pruning sinaptico — guidato dalla microglia e dagli astrociti — elimina le connessioni non sufficientemente attivate dall’esperienza.

Il principio biologico sottostante è quello di Hebb: “neurons that fire together, wire together.” Le sinapsi che vengono utilizzate si rafforzano attraverso un processo chiamato potenziamento a lungo termine (LTP). Quelle che rimangono silenti vengono progressivamente indebolite (depressione a lungo termine, LTD) e infine eliminate. Il risultato è un circuito cerebrale ottimizzato per l’ambiente specifico in cui quell’individuo cresce — un fenomeno di adattamento biologico individuale di straordinaria precisione.

Il rinnovamento continuo nell’adulto.

Uno dei risultati più sorprendenti della neurobiologia moderna è la scoperta che il cervello adulto rinnova continuamente le sue sinapsi — molto più rapidamente di quanto si immaginasse. Le spine dendritiche — le piccole protuberanze sugli alberi dendritici dei neuroni che ospitano le sinapsi eccitatorie — sono strutture dinamiche, che appaiono, si ingrandiscono, si ritraggono e scompaiono continuamente.

Nella corteccia sensoriale e motoria, circa il 40% delle spine dendritiche viene rinnovato nell’arco di 5 giorni. Nell’ippocampo, il tasso di rinnovamento è ancora più elevato: la grande maggioranza delle spine si rinnova nell’arco di pochi giorni o settimane. Questo dinamismo è la base strutturale della plasticità sinaptica — la capacità del cervello di modificare i propri circuiti in risposta all’esperienza, all’apprendimento, al danno.

Le SAM e il neurotransmitter switching.

A orchestrare la formazione e il mantenimento delle sinapsi sono le SAM (synapse-associated molecules): proteine specializzate — neurexine, neuroligine, LRRTM, Hevin — che formano ponti molecolari trans-sinaptici, definendo le proprietà della sinapsi e guidando la localizzazione dei recettori.

Un fenomeno recentemente documentato aggiunge un ulteriore livello di plasticità: il neurotransmitter switching. Alcuni neuroni possono cambiare il neurotrasmettitore che rilasciano — passando, per esempio, dall’acetilcolina al GABA — in risposta a stimoli ambientali come l’esercizio fisico. Con questo cambio si formano sinapsi con proprietà completamente diverse, modificando la natura stessa della comunicazione in quel circuito. Non è solo la forza della sinapsi a cambiare: è il suo linguaggio chimico.

Invecchiamento e vulnerabilità sinaptica.

Con l’invecchiamento, il bilancio dinamico della plasticità sinaptica si sposta progressivamente verso la perdita. Il tasso di rinnovamento delle spine dendritiche rallenta. La produzione di fattori neurotrofici — in particolare BDNF (brain-derived neurotrophic factor), essenziale per la sopravvivenza e la plasticità sinaptica — si riduce. La neuroinfiammazione microgliale cronicamente attiva produce citochine che interferiscono direttamente con la trasmissione sinaptica e inibiscono la LTP.

Nelle malattie neurodegenerative, e in particolare nell’Alzheimer, la perdita sinaptica precede di anni la morte neuronale e correla più strettamente con il declino cognitivo che con il carico di placche amiloidi. Il sintoma — la perdita di memoria, la difficoltà di orientamento — è l’espressione clinica di un processo iniziato molto prima, a livello dei singoli contatti sinaptici.

Il punto di vista di SoLongevity

La valutazione della salute cognitiva deve integrare marcatori di neuroinfiammazione e connettività funzionale — perché intervenire sulla plasticità sinaptica richiede un approccio sistemico che parte dalla biologia dell’infiammazione, del metabolismo e dello stile di vita, molto prima che i sintomi diventino evidenti. Le sinapsi si proteggono quando sono ancora integre, non quando iniziano a cedere.

Fonte 

Holtmaat A & Svoboda K, “Experience-dependent structural synaptic plasticity in the mammalian brain.” Nat Rev Neurosci. 2009;10(9):647–658.