Una nuova ricerca sui roditori rivela nuove sorprendenti informazioni sulla relazione tra l'attività dei neuroni e il flusso sanguigno in profondità nel cervello, nonché su come il consumo di sale influisce sul cervello.
Quando i neuroni vengono attivati, in genere produce un rapido aumento del flusso sanguigno nell'area. Questa relazione è nota come accoppiamento neurovascolare o iperemia funzionale e si verifica tramite la dilatazione dei vasi sanguigni nel cervello chiamati arteriole. L'imaging funzionale delle risorse magnetiche (fMRI) si basa sul concetto di accoppiamento neurovascolare: gli esperti cercano aree di flusso sanguigno debole per diagnosticare disturbi cerebrali.
Tuttavia, studi precedenti sull'accoppiamento neurovascolare sono stati limitati alle aree superficiali del cervello (come la corteccia cerebrale) e gli scienziati hanno principalmente esaminato come cambia il flusso sanguigno in risposta a stimoli sensoriali provenienti dall'ambiente (come stimoli visivi o uditivi). Poco si sa se gli stessi principi si applicano alle regioni cerebrali più profonde in sintonia con gli stimoli prodotti dal corpo stesso, noti come segnali interocettivi.
Assunzione di sale e cervello
Per studiare questa relazione nelle regioni profonde del cervello, un team di scienziati guidati da Javier Stern, professore di neuroscienze alla Georgia State University e direttore del Centro universitario per la neuroinfiammazione e le malattie cardiometaboliche, ha sviluppato un nuovo approccio che combina tecniche chirurgiche e stato di neuroimaging all'avanguardia. Il team si è concentrato sull'ipotalamo, una regione profonda del cervello coinvolta in funzioni corporee critiche, tra cui bere, mangiare, regolazione della temperatura corporea e riproduzione. Lo studio, apparso sulla rivista Rapporti Cellulari, esamina come il flusso sanguigno all'ipotalamo è cambiato in risposta a sale assunzione.
“Abbiamo scelto il sale perché il corpo ha bisogno di controllare i livelli di sodio in modo molto preciso. Abbiamo anche cellule specifiche che rilevano la quantità di sale presente nel sangue", afferma Stern. “Quando ingerisci cibo salato, il cervello lo percepisce e attiva una serie di meccanismi compensatori per riportare giù i livelli di sodio”.
Il corpo lo fa in parte attivando i neuroni che innescano il rilascio di vasopressina, un ormone antidiuretico che svolge un ruolo chiave nel mantenere la corretta concentrazione di sale. In contrasto con studi precedenti che hanno osservato un legame positivo tra l'attività dei neuroni e l'aumento del flusso sanguigno, i ricercatori hanno riscontrato una diminuzione del flusso sanguigno quando i neuroni si attivavano nell'ipotalamo.
"I risultati ci hanno colto di sorpresa perché abbiamo visto la vasocostrizione, che è l'opposto di ciò che la maggior parte delle persone ha descritto nella corteccia in risposta a uno stimolo sensoriale", afferma Stern. "Normalmente si osserva una riduzione del flusso sanguigno nella corteccia in caso di malattie come l'Alzheimer o dopo un ictus o un'ischemia".
Il team chiama il fenomeno "accoppiamento neurovascolare inverso" o una diminuzione del flusso sanguigno che produce ipossia. Hanno anche osservato altre differenze: nella corteccia, le risposte vascolari agli stimoli sono molto localizzate e la dilatazione avviene rapidamente. Nell'ipotalamo, la risposta era diffusa e avveniva lentamente, per un lungo periodo di tempo.
"Quando mangiamo molto sale, i nostri livelli di sodio rimangono elevati per lungo tempo", afferma Stern. "Riteniamo che l'ipossia sia un meccanismo che rafforza la capacità dei neuroni di rispondere alla stimolazione prolungata del sale, consentendo loro di rimanere attivi per un periodo prolungato".
Ipertensione e ipossia
I risultati sollevano domande interessanti su come l'ipertensione possa influenzare il cervello. Si ritiene che tra il 50 e il 60% dell'ipertensione dipenda dal sale, innescato da assunzione di sale in eccesso. Il team di ricerca intende studiare questo meccanismo di accoppiamento neurovascolare inverso in modelli animali per determinare se contribuisce alla patologia dell'ipertensione sale-dipendente. Inoltre, sperano di utilizzare il loro approccio per studiare altre regioni e malattie del cervello, tra cui depressione, obesità e condizioni neurodegenerative.
“Se ingerisci cronicamente molto sale, avrai un'iperattivazione dei neuroni della vasopressina. Questo meccanismo può quindi indurre un'eccessiva ipossia, che potrebbe portare a danni ai tessuti nel cervello", afferma Stern. "Se possiamo comprendere meglio questo processo, possiamo escogitare nuovi obiettivi per fermare questa attivazione dipendente dall'ipossia e forse migliorare i risultati delle persone con ipertensione arteriosa dipendente dal sale".
Altri coautori provengono dallo Stato della Georgia e dall'Università di Otago in Nuova Zelanda, dall'Università di Augusta e dall'Università di Auburn. La ricerca ha avuto il sostegno del National Institute of Neurological Disorders and Stroke.
Fonte: Georgia State University, studio originale
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