Il cervello umano? Due organi distinti

Il cervello umano è costituito da due strutture distinte per storia evolutiva e sviluppo embrionale: l'hanno scoperto gli scienziati della Facoltà di Medicina dell'Università di Stanford. In un articolo pubblicato su Nature Neuroscience, dimostrano che nel cervello convivono, integrati, due sistemi nervosi che derivano da cellule progenitrici diverse: uno più primitivo, che regola funzioni automatiche essenziali per sopravvivere e che comanda i muscoli del viso, della lingua e della gola, e uno più recente e avanzato che presiede a funzioni "alte" come il linguaggio, la coscienza e il ragionamento astratto.. La conclusione è importante soprattutto per chi si occupa di cervello nella ricerca di base. Per decenni si è ritenuto infatti che l'intero cervello originasse da un'unica cellula progenitrice nelle prime fasi dello sviluppo embrionale. L'idea che tutte le cellule cerebrali avessero un'impronta evolutiva comune si scontrava, però, con la difficoltà di coltivare in laboratorio i neuroni del rombencefalo umano, una struttura nervosa più primitiva rispetto a quella dove risiede la corteccia cerebrale, la parte più studiata del cervello umano. Alcune malattie rare e progressive (come la Sclerosi Laterale Amiotrofica o SLA) colpiscono i neuroni del rombencefalo, e questa lacuna nella ricerca di base ostacolava gli studi su possibili nuove terapie.. Storie e funzioni diverse. Il cervello adulto è organizzato in tre strutture, rombencefalo, mesencefalo e prosencefalo, che si suddividono durante lo sviluppo dell'embrione. Il prosencefalo, nella parte anteriore del cervello, è la parte più complessa ed evoluta: presiede alle funzioni sensoriali complesse (udito, vista, tatto), alla regolazione delle emozioni e di stimoli vitali come fame e sonno, e alle funzioni cognitive superiori. Il rombencefalo, situato nella parte posteriore del cranio, è la struttura più antica e meno evoluta, incaricata di dirigere le funzioni automatiche come la pressione sanguigna, la digestione, il battito cardiaco, lo stato di allerta, nonché movimenti di base come quelli necessari per deglutire e respirare. Il mesencefalo è una struttura di collegamento tra le due altre descritte.. Binari paralleli. Studiando una delle primissime fasi dello sviluppo embrionale nei topi - la gastrulazione, che avviene durante la terza settimana di gravidanza - gli scienziati hanno osservato che il rombencefalo segue, rispetto a prosencefalo e mesencefalo, un percorso di sviluppo separato. Esso deriva infatti da una cellula progenitrice che esprime un gene chiamato Gbx2; prosencefalo e mesencefalo, invece, da un'altra cellula che esprime un gene chiamato Otx2. Le due popolazioni cellulari si sviluppano in modo indipendente e parallelo sin dall'inizio, senza mai incrociarsi e senza derivare l'una dall'altra. Anche l'organizzazione del DNA all'interno di queste cellule è molto diversa.. Uno schema ricorrente nel corso dell'evoluzione. Ulteriori ricerche a ritroso in 550 milioni di anni di storia evolutiva di altri animali suggeriscono che questi due sistemi separati siano poi finiti in un'unica struttura per ragioni di economia e di efficienza: formando, appunto, quello che oggi definiamo semplicemente cervello. Uno schema analogo al nostro si ritrova nei polli, nei pesci zebra, in vermi che vivono sul fondo nel mare, mentre le meduse, separate dalla nostra linea evolutiva da 600-700 milioni di anni fa, hanno in effetti due sistemi nervosi, situati alle opposte estremità del corpo.. Il perché di tanti tentativi andati a vuoto. Alcune malattie genetiche rare e progressive, come appunto la SLA, ma anche l'atrofia muscolare spinale (SMA), colpiscono anche i neuroni del rombencefalo, privando gradualmente i pazienti della capacità di deglutire e respirare. In passato gli scienziati hanno a lungo provato a ottenere in laboratorio cellule di rombencefalo, ma «i precedenti tentativi di creare neuroni del rombencefalo probabilmente miravano a indurre i progenitori del prosencefalo e del mesencefalo a trasformarsi in cellule del rombencefalo, cosa che il nostro studio dimostra non essere possibile» spiega Rayyan Jokhai, tra gli autori della ricerca. Grazie alla nuova scoperta, il team è riuscito a indurre cellule staminali pluripotenti umane (capaci di trasformarsi in qualunque tipo di tessuto) a diventare motoneuroni del rombencefalo..