In data 14 marzo 2025, alcune delle classi del Polo Liceale Statale “R. Mattioli” hanno partecipato al webinar, organizzato dal reparto di neurologia dell’ospedale San Pio di Vasto, Neuroplasticità e invecchiamento cerebrale: strategie di brain training nella vita quotidiana tenuto dal Primario prof.ssa Laura Bonanni e dall’équipe composta dai medici Paola Adjnaj, Maria Pia Buongarzone, Luisa Fiorelli, Rino Speranza, Daniela Travaglini, Sara Varanese e Stefano Viola.
La plasticità sinaptica consiste nella capacità delle sinapsi chimiche di alterare il proprio output sulla base della storia passata. Tale capacità è determinata dalla sinaptogenesi o dalla gemmazione di nuove sinapsi (sprouting) e dalla rimozione o potatura delle sinapsi in esubero (pruning).
Tutte le connessioni neuronali sono, in generale, soggette a plasticità sinaptica. In particolare, i neuroni a proiezione spinosa (SNP) striatali sono in grado di mostrare potenziamento a lungo termine (LTP) e depressione a lungo termine (LTD) nelle sinapsi corticostriatali, ossia sono in grado di potenziare o deprimere gli input sinaptici nello stato normale, e questa regolazione bidirezionale della forza sinaptica è precisamente controllata dai neuromodulatori. Tuttavia, la plasticità sinaptica bidirezionale alle sinapsi corticostriatali è disturbata in modo specifico per tipo cellulare nello stato parkinsoniano, cioè LTP e LTD alle sinapsi corticostriatali sono selettivamente compromessi rispettivamente negli SNP della via diretta (dSNP) e negli SNP della via indiretta (iSNP). Sebbene la plasticità sinaptica bidirezionale alle sinapsi corticostriatali in condizioni di salute sia necessaria per l’apprendimento motorio e il controllo motorio normale, la plasticità sinaptica unidirezionale alle sinapsi corticostriatali a seguito della perdita da malattia di Parkinson (PD) gioca un ruolo critico nel disturbo dell’equilibrio tra l’attività dei dSPN e degli iSPN e, quindi, rappresenta un importante meccanismo cellulare e di circuito associato alla fisiopatologia della malattia di Parkinson.
Il normale metabolismo respiratorio delle cellule cerebrali porta alla produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS), che comprendono forme radicaliche e non radicaliche/molecolari. Inoltre, la sintesi dell’ossido nitrico da parte delle sintasi endoteliale e neuronale (eNOS e nNOS, rispettivamente) genera specie reattive dell’azoto (RNS) sotto forma di ossido nitrico (NO), un radicale gassoso coinvolto nell’omeostasi vascolare, nella segnalazione neuronale e nella plasticità cerebrale, e perossinitrito altamente reattivo, prodotto dall’interazione dell’ossido nitrico con l’anione superossido. Meccanismi adattativi come la via Nrf2-ARE (fattore nucleare eritroide 2-correlato Nrf2), un fattore di trascrizione che riconosce l’elemento di risposta antiossidante (ARE), predominante nelle cellule gliali, e il sistema JNK/AP-1 (la via della chinasi c-Jun-N-terminal JNK con AP-1, un fattore di trascrizione che regola processi come la differenziazione, la proliferazione e l’apoptosi), un percorso di segnalazione legato alla morte cellulare che controlla le risposte cellulari a stimoli nocivi, sono coinvolti nella difesa antiossidante adattativa e promuovono la trascrizione di geni che codificano proteine della risposta antiossidante.
È stato dimostrato che l’equilibrio redox partecipa alla regolazione della modifica del citoscheletro, della polarità neuronale, della modulazione della segnalazione e della trasmissione sinaptica. Inoltre, l’equilibrio redox è implicato nei processi fisiologici della neuroplasticità, come la neurogenesi, la sinaptogenesi e i cambiamenti neurochimici del sistema nervoso centrale (SNC), che esprimono la capacità del cervello sano di adattare la sua struttura e funzione in risposta a cambiamenti ambientali o alla necessità di apprendere nuove competenze attraverso la formazione e la rimozione di connessioni sinaptiche.
Vi sono prove del ruolo dei ROS/RNS nell’attività neuronale e nell’incremento duraturo dell’efficienza sinaptica (potenziamento a lungo termine, LTP) e nella riduzione prolungata della trasmissione sinaptica (depressione a lungo termine, LTD). Nel complesso, l’equilibrio redox neuronale è un meccanismo dinamico essenziale per mantenere l’omeostasi e le funzioni complesse del sistema nervoso. In un cervello danneggiato, come in caso di ictus ischemico, le condizioni critiche causate dalla degenerazione neuronale, dall’edema e dall’infiammazione influenzano fortemente la capacità del cervello di recuperare le funzioni perse nella zona danneggiata. Il recupero spontaneo avviene attraverso meccanismi di plasticità compensatoria basati sulla riorganizzazione dei circuiti neuronali, sulla creazione di nuove connessioni funzionali e sull’aumento dell’attività neuronale nelle reti preesistenti danneggiate. In condizioni ischemiche, lo stress ossidativo dovuto all’eccesso di ROS e NO associato alla riduzione del potenziale antiossidante può creare un ambiente favorevole per la rigenerazione dell’unità neurovascolare danneggiata, favorendo processi paralleli di neuroplasticità.
Fino ad oggi, studi elettrofisiologici e di neuroimaging hanno rivelato diversi aspetti della plasticità neurale associata alle cefalee croniche, in particolare all’emicrania. È importante notare che la cronicizzazione dell’emicrania coinvolge vari aspetti della plasticità neurale nelle reti neurali legate al dolore. Nonostante i risultati inconcludenti nelle strutture cerebrali, studi precedenti hanno caratterizzato la plasticità neurale in relazione all’evoluzione dell’emicrania cronica (CM) attraverso cambiamenti nell’eccitabilità cerebrale (sensibilizzazione centrale, cambiamento nell’abituazione, inibizione compromessa), alterazioni della biochimica e del metabolismo, e connettività funzionale aberrante. Alcuni studi suggeriscono un pattern di risposta simile a quello ictale nei periodi interictali della CM. In sintesi, si ipotizza che la cefalea cronica possa essere uno stato funzionale anormale di cefalea continua sostenuto da risposte plastiche neurali a cefalee ricorrenti. Altre forme comuni di cefalee croniche, come la cefalea cronica (CH), la cefalea tensiva cronica (TTH) e la cefalea da uso eccessivo di farmaci (MOH), condividono anche alcune caratteristiche della plasticità neurale con la CM, in particolare i cambiamenti nell’eccitabilità cerebrale.
Le strategie di brain training nella vita quotidiana si riferiscono a un insieme di attività cognitive mirate a migliorare e mantenere le funzioni cerebrali, stimolando la neuroplasticità e favorendo l’efficienza dei circuiti neurali coinvolti in processi come la memoria, l’attenzione, la pianificazione e la risoluzione dei problemi. Tali pratiche includono l’esecuzione regolare di esercizi cognitivi complessi, come la lettura, l’apprendimento di nuove lingue, l’uso di tecnologie per il training cognitivo o il coinvolgimento in giochi di logica e strategie. Queste attività promuovono il rafforzamento delle connessioni sinaptiche, la plasticità sinaptica e la modulazione dell’eccitabilità cerebrale, con potenziali benefici sulla capacità di adattamento del sistema nervoso centrale. Inoltre, attività che richiedono decisioni rapide o l’apprendimento di nuovi schemi comportamentali, come l’adozione di nuovi hobby o l’interazione sociale, possono contribuire a mantenere attiva la rete corticale e favorire la resilienza neuronale, riducendo i rischi di deterioramento cognitivo legato all’età o a condizioni neurodegenerative. Studi recenti suggeriscono che l’implementazione di queste strategie in modo regolare possa anche rallentare il processo di invecchiamento cerebrale, ottimizzando la funzione cognitiva e la qualità della vita.
Michelangelo Grimaldi
