In breve
- Lo studio pubblicato su PNAS ha usato un modello biocomputazionale per simulare lesioni cerebrali e l'effetto dello zolpidem.
- Le simulazioni indicano che la perdita di coscienza dipende dalla compromissione delle comunicazioni tra regioni cerebrali più che dall'entità del danno.
- In certe configurazioni il potenziamento dell'inibizione GABAergica con zolpidem ha prodotto un miglioramento funzionale nel 5-7% dei casi simulati.
Una ricerca internazionale pubblicata su PNAS ha utilizzato un modello biocomputazionale per simulare reti cerebrali danneggiate e l’effetto dello zolpidem, suggerendo condizioni in cui il farmaco potrebbe provocare un recupero temporaneo delle funzioni legate alla coscienza.
Il primo autore, Francesco Achilli, ha condotto la sperimentazione durante la specializzazione in Psichiatria all’Università Statale di Milano, sotto la guida del Prof. Bernardo Dell’Osso, e durante un periodo di ricerca nel laboratorio del Prof. Guillaume Dumas al CHU Sainte-Justine dell’Università di Montréal, in collaborazione con il Prof. Jean-Pierre Changeux dell’Institut Pasteur e del Collège de France.
Studio pubblicato su PNAS
Lo studio, pubblicato su PNAS, ha impiegato una rete neurale computazionale ispirata biologicamente per riprodurre diverse tipologie di lesioni cerebrali associate ai disturbi della coscienza. I ricercatori hanno simulato lesioni localizzate, come quelle tipiche dell’ictus, e lesioni diffuse, come quelle dovute al trauma cranico. Il modello ha permesso di osservare come i circuiti neurali reagiscano a differenti alterazioni funzionali che non possono essere studiate direttamente nell’essere umano. Secondo il lavoro, la perdita di coscienza non dipende soltanto dall’entità del danno ma soprattutto da come le lesioni compromettano la comunicazione tra le aree cerebrali chiave.
Modello e ruolo del sistema GABAergico
I ricercatori hanno sviluppato un modello computazionale biologicamente realistico che riproduce la dinamica di reti corticali e sotto-corticali danneggiate. Nel modello è stato esplorato il ruolo del sistema GABAergico, definito come il principale meccanismo inibitorio del cervello che mantiene l’equilibrio tra eccitazione e inibizione. Le simulazioni mostrano che modificare questo equilibrio altera profondamente la dinamica delle reti cerebrali danneggiate. Il modello ha consentito di testare interventi farmacologici virtuali che aumentano l’inibizione mediata dal GABA per osservare gli effetti sulla coordinazione dell’attività neurale.
Effetto dello zolpidem e risultati inattesi
I ricercatori hanno simulato l’effetto dello zolpidem, un farmaco comunemente usato per l’insonnia che potenzia la trasmissione inibitoria mediata dal GABA. Le simulazioni hanno evidenziato che, in specifiche configurazioni di danno cerebrale, l’attivazione dei neuroni inibitori ha consentito al cervello virtuale di recuperare livelli di funzionamento superiori a quelli previsti dalla sola entità delle lesioni. Il risultato è paradossale: ridurre l’attività cerebrale in alcuni casi ha favorito una riorganizzazione più efficiente dei circuiti simulati. Gli autori riportano che l’effetto osservato è rilevante solo in una piccola percentuale di pazienti, circa il 5-7%.
Achilli conclude citando l’ipotesi che lo zolpidem possa funzionare quando il danno interessa in modo moderato i circuiti inibitori, perché il farmaco ripristina l’equilibrio tra eccitazione e inibizione. Lo studio propone quindi un’ipotesi verificabile per identificare i pazienti che potrebbero rispondere al trattamento, in prospettiva di medicina di precisione. Achilli prosegue attualmente i suoi studi nel corso di dottorato all’Università di Ferrara.
