Perchè sveniamo? Scoperte nuove connessioni tra cervello e cuore (VIDEO)
Scoperti neuroni sensoriali che controllano gli svenimenti. Poste le basi per trattamenti mirati
[3 Novembre 2023]
Quasi il 40% delle persone sperimenta sincopi o svenimenti almeno una volta nella vita. Queste brevi perdite di coscienza, causate da dolore, paura, caldo, iperventilazione o altre cause, rappresentano una parte significativa delle visite al pronto soccorso, eppure gli esatti meccanismi alla base degli “svenimenti” sono rimasti in gran parte un mistero.
Il nuovo studio “Vagal sensory neurons mediate the Bezold–Jarisch reflex and induce syncope”, pubblicato su Nature da un team di neuroboologi statunitensi guidati dall’università della California – San Diego (UCSD) e dallo Scripps Research Institute ha identificato per la prima volta il percorso genetico tra cuore e cervello legato allo svenimento. Uno degli approcci unici utilizzato dal team di ricerca è stato quello di pensare al cuore come a un organo sensoriale piuttosto che alla vecchia convinzione che il cervello invia segnali e il cuore semplicemente esegue. L’autore senior dello studio, i principali autori dello studio, Vineet Augustine, Jonathan Lovelace e Jingrui Ma dell’UCSD e di Scripps Research hanno invece applicato a una varietà di approcci per comprendere meglio le connessioni neurali tra cuore e cervello e Augustine dice che «Quello che stiamo scoprendo è che anche il cuore invia segnali al cervello, che possono cambiare la funzione cerebrale. Le informazioni risultanti dallo studio potrebbero essere rilevanti per comprendere e trattare meglio vari disturbi psichiatrici e neurologici legati alle connessioni cervello-cuore. Il nostro studio è la prima dimostrazione completa di un riflesso cardiaco geneticamente definito, che ricapitola fedelmente le caratteristiche della sincope umana a livello fisiologico, comportamentale e di rete neurale».
I ricercatori statunitensi hanno studiato i meccanismi neurali legati al riflesso di Bezold-Jarisch (BJR), un riflesso cardiaco descritto per la prima volta nel 1867. All’UCSD ricordano che «Per decenni i ricercatori hanno ipotizzato che il BJR, che presenta una riduzione della frequenza cardiaca, della pressione sanguigna e della respirazione, potesse essere associato a svenimento. Ma mancavano informazioni per dimostrare l’idea poiché i percorsi neurali coinvolti nel riflesso non erano ben conosciuti».
Per questo, i ricercatori si sono concentrati sulla genetica di un gruppo sensoriale noto come gangli nodosi, che fanno parte dei nervi vaghi che trasportano segnali tra il cervello e gli organi viscerali, compreso il cuore e spiegano ancora che «Nello specifico, i neuroni sensoriali vagali, o VSN, proiettano segnali al tronco encefalico e si pensa che siano associati alla BJR e agli svenimenti». Nella loro ricerca di un nuovo percorso neurale hanno scoperto che «I VSN che esprimono il recettore del neuropeptide Y Y2 (noto come NPY2R) sono strettamente collegati alle ben note risposte BJR».
Studiando questo percorso nei topi, i ricercatori sono rimasti sorpresi nello scoprire che quando hanno attivato in modo proattivo i VSN NPY2R utilizzando l’optogenetica, un metodo per stimolare e controllare i neuroni, i topi che si muovevano liberamente svenivano immediatamente. Durante questi episodi hanno registrato migliaia di neuroni nel cervello dei topi, nonché l’attività cardiaca e i cambiamenti nelle caratteristiche facciali, tra cui il diametro della pupilla e il battito delle zampe. Hanno inoltre utilizzato l’apprendimento automatico per analizzare i dati e individuare le caratteristiche i di interesse. Una volta attivati i neuroni NPY2R, hanno scoperto che «I topi mostravano una rapida dilatazione della pupilla e il classico “rovesciare gli occhi” osservato durante lo svenimento umano, oltre a una soppressione della frequenza cardiaca, della pressione sanguigna e della frequenza respiratoria». In collaborazione con laboratorio di David Kleinfeld dei dipartimenti di neurobiologia e fisica dell’UCSD, hanno anche misurato la riduzione del flusso sanguigno al cervello ed evidenziano che «Siamo rimasti sbalorditi quando abbiamo visto come i loro occhi ruotavano all’indietro nello stesso momento in cui l’attività cerebrale diminuiva rapidamente. “Poi, dopo pochi secondi, l’attività cerebrale e il movimento sono tornati. Questo è stato il nostro momento eureka».
Ulteriori test hanno dimostrato che quando i VSN NPY2R venivano rimossi dai topi, il BJR e le condizioni di svenimento svanivano. Studi precedenti avevano dimostrato che lo svenimento è causato da una riduzione del flusso sanguigno al cervello, cosa che ha riscontrato anche il nuovo studio, ma le nuove prove indicano che «L’attività cerebrale stessa potrebbe svolgere un ruolo importante. I risultati implicano quindi l’attivazione dei VSN appena identificati geneticamente e dei loro percorsi neurali non solo con BJR, ma più centralmente nella fisiologia animale generale, in alcune reti cerebrali e persino nel comportamento».
Risultati e<che prima erano difficili da ottenere perché i neuroscienziati studiano il cervello e i cardiologi studiano il cuore, ma molti lo fanno isolatamente. Come evidenzia Augustine, «I neuroscienziati tradizionalmente pensano che il corpo segua semplicemente il cervello, ma ora sta diventando molto chiaro che il corpo invia segnali al cervello e quindi il cervello cambia funzione».
Come risultato delle loro scoperte, i ricercatori vorrebbero continuare a monitorare le condizioni precise in cui i neuroni sensoriali vagali vengono attivati e concludono: «Speriamo anche di esaminare più da vicino il flusso sanguigno cerebrale e i percorsi neurali nel cervello durante il momento della sincope, per comprendere meglio questa condizione comune ma misteriosa. Speriamo anche di utilizzare la nostra ricerca come modello per sviluppare trattamenti mirati per le condizioni associate allo svenimento».