Un solo neurone, due risposte: come il cervello dei moscerini decifra gli odori in modo intelligente. Di Chiara Vergani

Un singolo neurone può davvero innescare due comportamenti diversi? La risposta è sì, almeno per i moscerini della frutta. Una recente ricerca condotta dalla Yale School of Medicine e pubblicata su Current Biology ha dimostrato che, nel cervello dei Drosophila melanogaster, lo stesso neurone olfattivo può generare due risposte comportamentali distinte in risposta a un unico stimolo: l’odore della frutta in decomposizione.

Tradizionalmente, si pensava che ogni neurone avesse una sola funzione specifica. Tuttavia, questo studio sfida quella visione, mostrando come un neurone possa trasmettere segnali divergenti a due neuroni successivi, i cosiddetti lateral horn neurons (LHN1 e LHN2), innescando due reazioni differenti: la direzione del movimento e la velocità con cui il moscerino si avvicina alla fonte odorosa.

Come funziona questo meccanismo?

Quando un moscerino percepisce l’odore dell’acetato di etile — un segnale chiave della frutta marcia — un singolo neurone recettore nell’antenna trasmette il segnale a un neurone detto glomerular projection neuron (PN). Questo PN invia lo stesso identico segnale elettrico a molte cellule nel cervello, ma due di queste, LHN1 e LHN2, lo interpretano in modo completamente diverso:

LHN1 mantiene una risposta costante finché l’odore è presente, aiutando il moscerino a orientarsi verso la fonte.

LHN2, invece, genera una risposta rapida ma breve, modulando la velocità dell’avvicinamento in base all’intensità dell’odore.

Disabilitando geneticamente LHN1 o LHN2, i ricercatori hanno osservato che i moscerini non riuscivano più a regolare correttamente la direzione o la velocità del loro movimento, confermando il ruolo preciso e differenziato di ciascun neurone.

Un cervello piccolo, ma efficiente

I moscerini hanno circa 140.000 neuroni — pochissimi rispetto ai miliardi del cervello umano — ma riescono comunque a processare stimoli complessi con efficienza. Questo studio suggerisce che la multifunzionalità dei neuroni potrebbe essere un principio fondamentale della neurologia, utile a risparmiare risorse e spazio pur mantenendo comportamenti sofisticati.

Secondo James Jeanne, autore principale dello studio, questo sistema permette di “collassare molte informazioni in un unico neurone”, rendendo il cervello più compatto e funzionale. La scoperta apre nuove possibilità per comprendere come i circuiti neurali degli esseri umani e di altri animali gestiscono informazioni complesse attraverso percorsi paralleli.

Jeanne e il suo team ora intendono esplorare se le connessioni sinaptiche osservabili al microscopio elettronico possano predire questo tipo di dinamiche neurali. Se riusciranno, potrebbe essere il primo passo verso una sorta di “Stele di Rosetta” per tradurre la struttura dei circuiti cerebrali nella loro funzione.

Queste scoperte non solo ampliano la nostra comprensione dei sistemi nervosi, ma potrebbero anche influenzare lo sviluppo di tecnologie ispirate al cervello, come l’intelligenza artificiale e le neuroprotesi.

Di Chiara Vergani