Dipendenze: un nuovo modello neurologico per studiarne i meccanismi

Quali sono i meccanismi neurologici attraverso i quali viene rafforzatoun comportamento, dall’abuso di droghe fino all’apprendimento?

Una risposta, seppure parziale, viene ora da uno studio condotto da un gruppo di ricercatori dell’Università di Harvard, guidato da Naoshige Uchida, professore associato di biologia cellulare e molecolare dello stesso ateneo.

La ricerca si è focalizzata in particolare su un processo noto come errore di previsione della ricompensa, ritenuto una componente chiave dell’apprendimento. Tale processo è stato ritenuto finora un prodotto dei neuroni dopaminergici, che si attiverebbero in risposta a una “ricompensa” inattesa, rinforzando il comportamento che porta alla ricompensa.

But Uchida e colleghi dell’Harvard and Beth Israel Deaconess Medical Center riferiscono nel loro articolo di resoconto sulla rivista “Nature” che la previsione dell’errore è in realtà il prodotto di complessi interscambi tra due tipologie di neuroni, quelli dopaminergici e quelli GABAergici (neuroni con funzione inibitoria che si basano sul neurotrasmettitore acido gamma-aminobutirrico).

“Finora, nessuno sapeva in che modo questi neuroni fossero coinvolti nel ciclo di ricompensa e punizione”, ha spiegato Uchida. “Ciò che succede, secondo i nostri risultati, è che i neuroni GABAergici inibiscono quelli dopaminergici, e il calcolo dell’errore della ricompensa è quindi frutto di una sinergia”.

Poter studiare entrambi i tipi di neuroni contemporaneamente è una vera sfida scientifica, e per essa Uchida e colleghi hanno elaborato una soluzione molto elegante, modificando geneticamente due gruppi di topi, in modo che, se stimolati da un impulso di luce laser, si attivassero, rispettivamente i due tipi di neuroni.

Una volta accertati quali neuroni fossero oggetto delle misurazioni, i ricercatori hanno utilizzato elettrodi per misurare se e quando i neuroni si attivavano in risposta alle ricompense attese e a quelle reali. 

I risultati, ha spiegato Uchida, mostrano che mentre l’attivazione dei neuroni dopaminergici segnalava un errore di previsione della ricompensa, l’attivazione dei neuroni GABA segnalava una ricompensa attesa. Agendo insieme, i neuroni GABAergici consentono ai neuroni dopaminergici di calcolare l’errore di previsione della ricompensa.

Secondo gli autori dello studio, il risultato è particolarmente importate poiché getta una luce su come i comportamenti possano essere rinforzati, o mediante il normale funzionamento cerebrale, o interrompendo l’interazione tra i due tipi di neuroni.

“Ciò che succede nel caso di abuso di sostanze è che molte droghe, come gli oppioidi e i cannabinoidi, agiscono sui neuroni GABA”, ha sottolienato Uchida. “Ipotizziamo che inibendo questi neuroni GABA possa venire meno il ciclo di feedback e che rimangano solo i segnali di rinforzo dei neuroni dopaminergici”.

“Si tratta di un nuovo modo di considerare la dipendenza”, ha concluso Uchida. “In base a queste informazione sarà possibile in futuro sviluppare per essa nuovi modelli o anche trattamenti”.