Vi è mai capitato di pensare come sarebbe avere un “interruttore” per spegnere disturbi mentali come l’ansia sociale o il disturbo ossessivo compulsivo? Forse non siamo così lontani. Un team di scienziati della Duke University ha appena compiuto un passo da gigante creando sinapsi elettriche artificiali nel cervello di topi, e cambiando il modo in cui i loro neuroni comunicano.
Queste sinapsi progettate con l’editing genetico hanno permesso di bypassare le connessioni chimiche problematiche, creando nuovi percorsi di segnalazione che hanno modificato concretamente il comportamento degli animali. I topi geneticamente predisposti a sviluppare comportamenti simili al disturbo ossessivo compulsivo (DOC) hanno mostrato sintomi ridotti e circa due terzi non ha mai sviluppato le tipiche lesioni facciali. Una svolta che potrebbe rappresentare l’alba di una nuova era per la psichiatria.
Oltre i neurotrasmettitori: le autostrade elettriche del cervello
Nei mammiferi, inclusi noi umani, il cervello comunica principalmente attraverso sinapsi chimiche che utilizzano neurotrasmettitori. Le sinapsi elettriche, molto più rare, si basano invece su proteine chiamate connessine. Ed è di questo che tratta la brillante intuizione di Kafui Dzirasa e del suo team.
“Volevamo scoprire se potevamo ingegnerizzare un modo per bypassare le sinapsi chimiche tra cellule, inserendo una sinapsi elettrica”, spiega Dzirasa. Non è stata un’impresa facile: mentre lavori simili erano stati condotti sul nematode C. elegans (un verme con appena 302 neuroni), i topi possiedono circa 71 milioni di neuroni, un livello di complessità enormemente superiore.
Per realizzare queste nuove “autostrade neurali”, i ricercatori hanno dovuto prima identificare le connessine giuste. La scelta è caduta sulle connessine 34.7 e 35, trovate in un pesce chiamato persico bianco. Queste proteine funzionano come le parti positive e negative di un circuito elettrico, consentendo il passaggio diretto della corrente tra neuroni.
Sinapsi artificiali: mappare il cervello per intervenire con precisione
La sfida successiva era capire dove posizionare queste nuove connessioni. Gli scienziati hanno impiantato minuscoli elettrodi nel cervello dei topi, creando una mappa elettrica che mostrava il flusso di informazioni tra le diverse aree cerebrali.
Osservando come questa mappa cambiava quando i topi erano esposti a situazioni che inducevano ansia o aggressività, il team ha potuto identificare con precisione i circuiti da modificare. Un virus innocuo è stato poi utilizzato per trasportare le informazioni genetiche necessarie alla produzione delle connessine nelle cellule target.
Il risultato? Sinapsi elettriche perfettamente funzionanti che hanno alterato il flusso elettrico nella corteccia frontale, rendendo i topi più esplorativi e socievoli. Un’applicazione potenzialmente rivoluzionaria per condizioni come l’ansia sociale.
Prevenire i disturbi mentali, non solo curarli
In un secondo esperimento, ancora più ambizioso, i ricercatori hanno voluto verificare se questa tecnica potesse prevenire l’insorgere di problemi psichiatrici.
Abbiamo creato un approccio per modificare la connessione tra cellule, consentendo un ricablaggio mirato del cervello. Ha il potenziale per correggere molti diversi tipi di deficit di cablaggio geneticamente indotti per prevenire l’emergere di disturbi psichiatrici.
Puntando a un circuito a lungo raggio tra la corteccia frontale e un’area del cervello chiamata talamo (importante quando i topi sono stressati), l’introduzione di sinapsi elettriche ha migliorato la comunicazione tra queste regioni, impedendo ai topi di “congelarsi” in risposta allo stress.
Ancora più impressionante è stato l’esperimento sui topi geneticamente predisposti a sviluppare sintomi simili al DOC. Normalmente, questi animali iniziano a toelettarsi in modo ossessivo, arrivando a provocarsi lesioni facciali che ricordano quelle delle persone con DOC che si lavano compulsivamente le mani. I topi dotati di sinapsi artificiali si sono toelettati meno, e circa due terzi non hanno mai sviluppato lesioni.
Sinapsi artificiali, il futuro: editing cerebrale umano?
Sebbene il lavoro sia stato condotto sui topi, Dzirasa ha selezionato le connessine 34.7 e 35 anche in base al fatto che dovrebbero funzionare in modo simile negli esseri umani. Gli atlanti esistenti dei profili di espressione genica umana potrebbero identificare quali cellule prendere di mira.
“Questi modelli di espressione genica sono come un indicatore GPS”, spiega il ricercatore, mostrando quali cellule fanno cosa. Virus portatori del materiale genomico necessario potrebbero essere iniettati nel flusso sanguigno e poi attraversare la barriera emato-encefalica, che potrebbe anche essere aperta tramite ultrasuoni focalizzati.
Ma l’editing cerebrale nelle persone è ancora molto lontano e solleva questioni etiche. Come nota Ithai Rabinowitch dell’Università Ebraica di Gerusalemme, non sappiamo ancora se il cervello risponderebbe creando nuovi collegamenti neurali che potrebbero annullare gli effetti delle sinapsi ingegnerizzate o addirittura creare altri percorsi potenzialmente negativi.
Nonostante queste incognite, la ricerca apre una strada entusiasmante: per la prima volta, possiamo immaginare terapie che non si limitano a compensare gli squilibri chimici, ma che ricostruiscono letteralmente le connessioni del cervello. Non più solo farmaci, ma veri e propri interventi di “ingegneria neurologica” personalizzati.
Siamo all’alba di una nuova era per la psichiatria? È presto per dirlo, ma le sinapsi artificiali rappresentano indubbiamente una delle frontiere più promettenti nella lotta contro i disturbi mentali.
Trovi qui la ricerca ufficiale: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.03.25.645291v1
