Plasticità sinaptica

Gli insiemi neuronali e sinaptici (engrammi) possono essere visti quali rappresentazioni fisiche dell'apprendimento e della memoria nel cervello e potrebbero rappresentare le basi cellulari e subcellulari mediante le quali i ricordi vengono immagazzinati. Nel nostro laboratorio, ci siamo allontanati dai neuroni e ci siamo focalizzati sull’interazione delle cellule gliali con i contatti sinaptici (microdomini). Il principale focus della nostra ricerca è il modo mediante il quale gli insiemi sinaptici sottostanti la consolidazione dei circuiti neuronali durante l’apprendimento sono regolati dai microdomini gliali.

Linee di ricerca

  • Interazione neurone-glia per la consolidazione della memoria
    Alla microscala, la plasticità neurale emerga quale cambiamenti nel modello spazio-temporale dell’attività di differenti componenti sinaptici. Mentre molta attenzione è stata data ai siti pre e post sinaptici per coordinare il rafforzamento sinaptico di lunga durata, la ricerca in questo ambito ha per lungo tempo ignorato la funzione della glia peri-sinaptica (microdomini). Queste strutture gliali sono idealmente posizionate per operare funzioni integrative, rispondendo alla domanda sinaptica e rilevando l'attività della rete neuronale circostante. Nel contesto dell’elaborazione delle informazioni e della memoria, i microdomini gliali fornirebbero  quindi sia il supporto locale sul rafforzamento sinaptico sia il controllo generale degli insiemi sinaptici (engramma sinaptico) coinvolti nei circuiti della memoria. Questa ipotesi di ricerca sarà sviluppata nell'ambito dei Progetti di Ricerca di Rilevante Interesse Nazionale (PRIN), Bando 2017 (Prot. 2017HPTFFC).
  • Fotonica per la fisiologia dei circuiti
    Il principale obiettivo del progetto è comprendere la relazione tra la connettività e la funzione nei sistemi ibridi neurali/fotonici. Affronteremo questo compito combinando la fotonica come una piattaforma ideale per la stimolazione neurale optogenetica, l’imaging dinamico dell’attività neuronale e le registrazioni elettrofisiologiche. Svilupperemo una piattaforma integrata di calcolo fotonico-neuromorfico per la codifica, il consolidamento, l'archiviazione e il recupero di una traccia di memoria creata in vitro. La visione a lungo termine è che le reti fotoniche neuromorfiche ibride controlleranno e integreranno specifiche funzioni di memoria. Questo tema di ricerca sarà sviluppato nell’ambito del Consiglio Europeo della Ricerca (ERC) nell’ambito del programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell’Unione Europea (accordo di sovvenzione N° 788793-BACKUP).
  • Vignoli B, Battistini G, Melani R, Blum R, Santi S, Berardi N, Canossa M. (2016) Peri-Synaptic Glia Recycles Brain-Derived Neurotrophic Factor for LTP Stabilization and Memory Retention.  NEURON. Nov 23;92(4):873-887.
  • Zuccaro E, Bergami M, Vignoli B, Bony G, Pierchala BA, Santi S, Cancedda L, Canossa M. (2014) Polarized expression of p75(NTR) specifies axons during development and adult neurogenesis. CELL REPORTS. Apr 10;7(1):138-52.
  • Bergami M, Vignoli B, Motori E, Pifferi S, Zuccaro E, Menini A, Canossa M (2013). TrkB signaling directs the incorporation of newly generated periglomerular cells in the adult olfactory bulb. THE JOURNAL OF NEUROSCIENCE, vol. 33, p. 11464-11478.
  • M. Bergami, S. Santi, E. Formaggio, C. Cagnoli, C. Verderio, R. Blum, B. Berninger, M. Matteoli, M. Canossa (2008). Uptake and recycling of pro-BDNF for transmitter-induced secretion by cortical astrocytes. THE JOURNAL OF CELL BIOLOGY, vol. 183, p. 213-221.
  • Bergami M, Rimondini R, Santi S, Blum R, Götz M, Canossa M (2008). Deletion of TrkB in adult progenitors alters newborn neuron integration into hippocampal circuits and increases anxiety-like behavior. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, vol. 105, p. 15570-15575 
  • Marco Canossa, PI
  • Lorenzo Pavesi, Department of Physics/Nanoscience Laboratory, University of Trento, Italy
  • Paolo Bettotti, Department of Physics/Nanoscience Laboratory, University of Trento, Italy
  • Beatrice Vignoli, Department of Physics/Nanoscience Laboratory, University of Trento, Italy
  • Piergiorgio Carmignoto, Department of CNR Neuroscience Institute/Biomedical Sciences, University of Padova, Italy
    Gabriele Losi, Department of CNR Neuroscience Institute/Biomedical Sciences, University of Padova, Italy
  • Antonino Cattaneo, SNS Pisa, Italy
  • Enrico Cherubini, EBRI Rome, Italy
  • Bai Lu, Govern Institute for Brain Research, Tsinghua University, China