Le connessioni cervello-cuore sono alla base degli svenimenti

AGI - Esperimenti sui topi rivelano che le connessioni che intercorrono tra cervello e cuore ci possono portare a perdere rapidamente conoscenza e a risvegliarci pochi istanti dopo. Che sia a causa del caldo, della fame, dello stare troppo a lungo in piedi o semplicemente della vista di sangue o aghi, il 40% delle persone sviene almeno una volta nella vita.

Ma, finora cosa provochi esattamente queste brevi perdite di coscienza, che i ricercatori chiamano sincope, è stato un mistero. Ora gli scienziati hanno scoperto un percorso neurale che controlla il processo, coinvolgendo un gruppo di neuroni sensoriali che collegano il cuore al tronco encefalico. Lo studio, pubblicato su Nature, riferisce che l’attivazione di questi neuroni fa sì che i topi smettano di muoversi e cadano quasi immediatamente, mostrando poi i sintomi osservati durante la sincope umana, come la rapida dilatazione della pupilla e il roteare degli occhi.

Gli autori suggeriscono che all’interno di questo percorso vi è la chiave per comprendere lo svenimento, al di là dell’osservazione di lunga data che deriva dalla riduzione del flusso sanguigno nel cervello. “C’è una diminuzione del flusso sanguigno, ma, allo stesso tempo, ci sono circuiti dedicati nel cervello che lo manipolano”, ha detto Vineet Augustine, neuroscienziato dell’Università della California a San Diego e coautore dello studio.

“L’analisi di queste vie potrebbe essere utile per l’indagine delle cause cardiache della sincope e ispirare nuovi approcci terapeutici “, ha affermato Kalyanam Shivkumar, cardiologo dell’Università della California, Los Angeles. I meccanismi che controllano il modo e il motivo per cui le persone svengono sono stati a lungo inspiegati, in parte anche perché i ricercatori tendono a concentrarsi sullo studio del cuore o del cervello in modo isolato.

Cosa dice lo studio

Ma, gli autori dello studio hanno sviluppato strumenti per mostrare come questi due sistemi interagiscono. Usando l’analisi del sequenziamento dell’RNA a singola cellula del ganglio nodoso, parte del nervo vago, che collega il cervello a diversi organi, tra cui il cuore, il gruppo di ricerca ha identificato i neuroni sensoriali che esprimono un tipo di recettore coinvolto nella contrazione di piccoli muscoli nei vasi sanguigni.

Questi neuroni, chiamati zona periventricolare, sono distinti da altri rami del nervo vago che si collegano ai polmoni o all’intestino. Formano invece rami nelle parti inferiori e muscolari del cuore, chiamate ventricoli, e si collegano a un’area distinta del tronco encefalico chiamata area postrema. Combinando l’imaging a ultrasuoni ad alta risoluzione con l’optogenetica, un modo per controllare l’attività neuronale attraverso la luce, i ricercatori hanno stimolato i VSN, NPY2R nei topi, monitorando al contempo la frequenza cardiaca, la pressione sanguigna, la respirazione e i movimenti oculari degli animali.

Questo ha permesso alla squadra di scienziati di manipolare neuroni specifici e di visualizzare il cuore in tempo reale. “Ciò non era possibile prima, perché bisognava capire l’identità di questi neuroni”, ha dichiarato Augustine. Quando i VSN, NPY2R sono stati attivati, i topi che si muovevano liberamente sono svenuti in pochi secondi.

Oltre a mostrare una rapida dilatazione delle pupille e il ripiegamento degli occhi nelle orbite, i topi hanno manifestato altri sintomi della sincope umana, tra cui la riduzione della frequenza cardiaca, della pressione sanguigna, della frequenza respiratoria e del flusso sanguigno al cervello. “Ora sappiamo che ci sono dei recettori nel cuore che, quando vengono attivati, lo fanno spegnere”, ha osservato Jan Gert van Dijk, neurologo clinico presso il Centro Medico dell’Università di Leiden, nei Paesi Bassi.

Gli esseri umani si riprendono rapidamente dalla sincope

“I neuroni del cervello sono molto simili a bambini estremamente viziati: hanno bisogno di ossigeno e di zuccheri, e ne hanno bisogno subito”, ha spiegato van Dijk. “Smettono di funzionare molto rapidamente se li si priva di ossigeno o di glucosio”, ha continuato van Dijk. Le cellule nervose iniziano a morire dopo circa 2 o 5 minuti senza ossigeno, ma la sincope dura in genere meno di 60 secondi.

“Se si aggiunge nuovamente ossigeno, riprendono a lavorare e lo fanno altrettanto rapidamente”, ha sottolineato van Dijk. Per capire meglio cosa succede all’interno del cervello durante la sincope, i ricercatori hanno utilizzato degli elettrodi per registrare l’attività di migliaia di neuroni di varie regioni cerebrali nei topi durante gli svenimenti. L’attività è diminuita in tutte le aree cerebrali, tranne in una regione specifica dell’ipotalamo nota come zona periventricolare. Gli scienziati hanno quindi bloccato l’attività della zona periventricolare e i topi hanno sperimentato episodi di svenimento più lunghi.

Quando sottoposti alla stimolazione della regione, gli animali si sono svegliati e hanno ripreso a muoversi. La squadra di ricerca suggerisce che una rete neurale coordinata che include i VSN, NPY2R e la PVZ regola lo svenimento e il recupero.

“Da un punto di vista clinico, tutto questo è molto eccitante”, ha evidenziato Richard Sutton, cardiologo clinico dell’Imperial College di Londra. “La scoperta delle VSN NPY2R non risponde immediatamente a tutte le domande, ma credo che con la ricerca futura potrebbe rispondere a quasi tutto”, ha aggiunto Sutton. “Per i quesiti che i cardiologi si pongono da decenni, ora è possibile introdurre una prospettiva neuroscientifica e vedere davvero come il sistema nervoso controlla il cuore”, ha concluso Augustine.