Camillo Golgi, lo scienziato pavese che contribuì sostanzialmente alla scoperta dell’organizzazione neuronale del sistema nervoso (premio Nobel nel 1906), lasciò il suo nome a una delle cellule più complesse e affascinanti del cervello, la cellula del Golgi. Questa controlla il flusso di informazioni attraverso la corteccia cerebellare ed è stata recentemente studiata dal gruppo di ricerca del Prof. Egidio D’Angelo del Dipartimento di Scienze del Sistema Nervoso e del Comportamento dell’Università di Pavia mediante modellizzazione matematica.
Le simulazioni hanno permesso di predire che la struttura dendritica della cellula del Golgi supporta la STDP (spike timing-dependent plasticity), una forma di plasticità sinaptica che consentirebbe di associare le informazioni provenienti da diverse regioni del cervelletto su una scala temporale di pochi millisecondi. Questa funzione, attualmente in fase di validazione sperimentale, è una delle chiavi per spiegare in che modo il cervelletto riesca ad apprendere i complessi pattern di attività neurale necessari per il controllo sensorimotorio e cognitivo come dimostrato nel lavoro appena apparso in «PLOS Computational Biology», 2020.
La figura (si veda sopra) mostra il modello di una tipica cellula del Golgi e l’effetto dell’attivazione dei suoi dendriti basali da parte delle “mossy fibers” (MF) e dei dendriti apicali da parte delle “parallel fibers” (PF). La depolarizzazione dei dendriti apicali causata da PF genera uno spike che retro-propaga nei dendriti basali. A seconda che l’attivazione da parte di MF preceda o segua PF e che intervenga l’inibizione sinaptica (inh), viene regolata l’apertura voltaggio-dipendente dei canali per il glutammato di tipo NMDA che determina l’induzione dell’STDP.
Stefano Masoli, Alessandra Ottaviani, Stefano Casali, Egidio D’Angelo Cerebellar Golgi cell models predict dendritic processing and mechanisms of synaptic plasticity. PLoS Comput Biol.;16(12): e1007937. doi: 10.1371/journal.pcbi.1007937.
