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Darwin Aldo Fasolo
 

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Conferenza di Aldo Fasolo "Evoluzione e plasticità nell’encefalo dei vertebrati" in occasione della Mostra Darwin 1809-2009

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    Darwin Aldo Fasolo Darwin Aldo Fasolo Presentation Transcript

    • DARWIN nel cervello Evoluzione e plasticità nell’encefalo dei vertebrati Aldo Fasolo Dipartimento Biologia Animale e dell’Uomo Università Torino
    • Come si è evoluto il cervello ? Quanto il cervello (e le sue prestazioni) hanno contribuito all’evoluzione della specie? Il sistema nervoso ha delle proprietà “uniche”?
    • Tanti metodi di studio l’anatomia la biologia cellulare lo studio quantitativo la ricerca cognitiva le proprietà di sistema
    • Tanti metodi di studio l’anatomia la biologia cellulare lo studio quantitativo la ricerca cognitiva le proprietà di sistema
    • Porifera Placozoa Ctenophora Cnidaria Bilateralia METAZOA
    • Il telencefalo in vertebrati diversi
    • Condroitti della stessa taglia Mammiferi
    • Le dimensioni dell’encefalo rispetto alla taglia corporea
    • Aumento corteccia selezionato per usi cognitivi avanzati (PSICOLOGIA EVOLUTIVA) ?!?
    • ad esempio: B. Finlay et al., Behav. Brain Sciences 24: 236-308, 2001 … the idea that enlarged isocortex could be a “spandrel”, a by-product of structural constraints later adapted for various behaviours contrast with approaches to selection of particular regions for cognitively advanced uses… uses
    • Conclusioni 1 Le basi cellulari e molecolari del SN sono molto antiche Lo sviluppo dimensionale è molto importante, ma non è stato selezionato per sé ( è una EXAPTATION)
    • Tanti metodi di studio l’anatomia la biologia cellulare lo studio quantitativo la ricerca cognitiva le proprietà di sistema
    • Differenze Uomo/Scimpanzè 1,23 % per sostituzioni nucleotidiche Nature, 1 Sept. 2005 2,7-3 % in generale Cosa ci fa umani ? Proteine espresse (es.: FOXP2) Geni regolatori Less-is-more (53 proteine “perse”)
    • Dramatic increase in brain size and complexity during human evolution... The foreground shows brain images of human, macaque monkey, rat, and mouse (from top to bottom), as well as the phylogenetic relationship among these four taxa. The background shows DNA sequences. Brain complexity has increased dramatically in primates relative to rodents, and the increase is particularly pronounced in the lineage leading to humans. At the molecular level, genes involved in nervous system function also show accelerated rates of evolution in primates, especially in the lineage leading to humans. Thus, the dramatic phenotypic evolution of the brain in the origin of Homo sapiens is correlated with salient molecular evolution. Cover image, Cell, December 29, 2004; illustrator, Sean Gould. See also Dorus, S., Vallender, E.J., Evans, P.D., Anderson, J.R., Gilbert, S.L., Mahowald, M., Wyckoff, G.J., Malcom, C.M., and Lahn, B.T. 2004. Cell 119:1027–1040.
    • Conclusioni 2 Le basi cognitive dell’uomo sono presenti in altri vertebrati Il cervello umano è in continua e rapida evoluzione
    • La plasticità strutturale MAX min Fase di sviluppo Fase adulta
    • DARWIN nel cervello 1. sviluppo e plasticità 2. selezionismo somatico e darwinismo neurale 3. neurogenesi e selezione nell’encefalo adulto 4. neurogenesi on demand?!
    • Il cervello cresce e cambia 25 settimane 30 settimane 35 settimane 40 settimane
    • Lo sviluppo un processo dialettico fra neurogenesi e morte cellulare Durante lo sviluppo, sino al 50% delle cellule muore per morte programmata L.Wolpert “Principles of Development” Development” Fig. 11.31
    • La stabilizzazione selettiva delle sinapsi
    • Cambiamenti della densità di sinapsi nel sistema visivo durante lo sviluppo da Changeux, 2002
    • Dal dialogo la stabilizzazione
    • Il ruolo centrale dei fattori neurotrofici
    • Il darwininismo neurale di Gerald Edelman
    • v . : E d e l m a n G . M e T o n o n G . U n u n i v e r
    • Ipotesi CONNESSIONISTA Edelman G.M e Tononi G. Un universo di coscienza Einaudi
    • La scoperta delle cellule staminali nell’encefalo dei mammiferi adulti: speranze, potenzialità, realtà
    • Aree di neurogenesi costitutiva adulta nei roditori  bulbo olfattivo interneuroni  ippocampo hippocampus olfactory bulb Subventricular zone
    • SVZ HIP
    • Migrazione tangenziale dei neuroblasti GFAP/PSA-NCAM OB SVZ RMS RAT Peretto et al., 1997 Brain Res Bull MOUSE Lois and Alvarez Buylla, 1996 Science
    • Migrazione tangenziale dei neuroblasti
    • Modulazione della neurogenesi nell’adulto Hagg T. Trends Neurosci. 28, 589-595 2005
    • L’arricchimento olfattivo aumenta il numero di cellule neo-generate nell’OB… Rochefort et al. • Odor Enrichment and Bulbar Neurogenesis J. Neurosci., April 1, 2002, 22(7):2679–2689
    • … e accresce la memoria olfattiva
    • L’integrazione funzionale • Regolata dall’integrazione e dal differenziamento • A 15 giorni circa il 50% delle cellule è eliminato • I nuovi neuroni sono implicati nella riorganizzazione funzionale dei circuiti
    • Aree considerate classicamente non-neurogeniche nell’adulto
    • Neurogenesi indotta
    • I progenitori endogeni Emsley J.G. et al., NeuroRx 1, 452-471 2004
    • Cellule multipotenti da varie regioni del SNC adulto
    • Cd Neurogenesi nel nucleo caudato Luzzati et al., (2006) J Neurosci 26(2):609-621
    • Un modello della neurogenesi nel nucleo caudato del coniglio adulto •circa il 90% delle cellule è eliminato
    • Neurogenesi on demand ?!
    • La cascata epigenetica
    • Conclusioni 3 Una delle proprietà fondamentali dell’encefalo è la sua plasticità, sia nello sviluppo e vita adulta, sia nell’evoluzione Vedi: EVOLVABILITY J. Gerhart, M. Kirschner, Cells, Embryos and Evolution Blackwell, 1997