Il complesso meccanismo dell’amore

di Nicola Berretta

Immaginatevi un temporale che si abbatte su una città come Milano. L’acqua colpirà indifferentemente tutti i milanesi, giovani, vecchi, maschi, femmine… ma anche i turisti e i pendolari, così come chi sta transitando sulla Tangenziale diretto altrove, non avendo proprio nulla a che vedere con Milano. Questo esempio illustra bene le tecniche neurofisiologiche utilizzate fino a non molto tempo fa per indagare il ruolo di una certa area cerebrale, mediante stimolazioni elettriche aspecifiche nella zona esaminata. Per contro, pensiamo alla “nuvoletta di Fantozzi”, che colpiva solo la sfortunata categoria degli impiegati. Bene, quest’ultima illustra bene una tecnica che in anni recenti ha letteralmente rivoluzionato le Neuroscienze: l’optogenetica. Una tecnica che ha messo i neuroscienziati in grado di esaminare il ruolo funzionale di precise e selezionate popolazioni neuronali all’interno di note aree cerebrali, stimolate o inibite mediante l’utilizzo di una sorgente luminosa.

Per capirne il meccanismo è necessario gettare uno sguardo su un fenomeno presente in natura, e che stai usando proprio ora, mentre leggi questo articolo: la fototrasduzione. Si tratta di quel fenomeno che avviene a livello dei recettori posti sulla retina del nostro occhio – i coni e i bastoncelli – grazie al quale l’energia contenuta nella luce viene trasformata in flussi di corrente elettrica, permettendoci in ultima analisi di vedere. Tutto questo avviene grazie alla presenza di molecole fotosensibili poste sulla superficie esterna dei coni e dei bastoncelli, le opsine, in grado di cambiare la loro conformazione tridimensionale allorché esposte alla luce. Questa modificazione è il primo di una serie di eventi che culminano nel modificare il flusso di ioni attraverso la membrana di questi recettori retinici, per dare luogo a un segnale elettrico. Occorre poi aggiungere che le opsine non sono tutte uguali, ma possono rispondere a luce di lunghezza d’onda diversa. Alcune dunque rispondono alla luce blu, mentre altre alla luce verde oppure rossa, permettendoci in questo modo di percepire colori diversi nell’ambiente circostante.

Come spesso accade, l’imitazione della natura diviene un trampolino formidabile per sviluppi tecnologici altrimenti impensabili. L’optogenetica infatti si è sviluppata nell’ultima quindicina d’anni sfruttando questa funzione dei recettori retinici, espressa però artificialmente in popolazioni cellulari che altrimenti ne sarebbero prive. Facendo uso di metodologie molto sofisticate di biologia molecolare, è infatti possibile operare nel DNA di cellule selezionate, inducendole a esprimere queste opsine fotosensibili (da cui il termine opto-genetica). In questo modo, una volta che l’area cerebrale in cui queste cellule si trovano viene illuminata da una luce di lunghezza d’onda opportuna, esse sole rispondono a quella luce con un flusso di corrente ionica che può eccitarle o inibirle. Il vantaggio di questa tecnica è straordinario, perché consente di verificare sperimentalmente il ruolo funzionale di specifiche sotto-popolazioni cellulari che si trovano all’interno di una certa area cerebrale, attivandole o inibendole in modo selettivo e sperimentalmente controllato.

Non dobbiamo però pensare che per illuminarli si utilizzi una comune torcia elettrica. Quello che serve è una fibra ottica estremamente sottile da inserire con precisione nel tessuto cerebrale dell’animale testato, in modo tale da illuminare l’area d’interesse in cui si trovano quelle cellule preventivamente indotte a esprimere le opsine. È qui allora che comprendiamo come, in anni più recenti, lo sviluppo di questa tecnologia si sia mosso anche nella direzione di un’ottimizzazione ingegneristica degli strumenti di foto-stimolazione, per renderli meno invasivi possibile, in modo tale da correlare la funzione di determinate popolazioni cellulari a risposte comportamentali svolte in condizioni prive di restrizioni, tra l’altro anche in animali relativamente piccoli, quali sono i topi o i ratti.

È con questi presupposti che riporto un lavoro appena pubblicato sulla rivista Neuron da un gruppo di ricerca dell’Istituto Weizmann in Israele[1], che ha sviluppato un sistema di foto-stimolazione senza fili, con sorgente a luce LED attivata da un campo magnetico, dunque di minima invasività. Questi ricercatori l’hanno poi utilizzato allo scopo di fare maggiore chiarezza sul ruolo funzionale di una specifica popolazione di neuroni presenti nell’ipotalamo, che secernono ossitocina.

L’ossitocina è un ormone ben noto per promuovere nella donna le contrazioni uterine durante il travaglio e poi anche il successivo allattamento. In generale però, sia nel maschio che nella femmina, l’ossitocina avrebbe un ruolo importante nel favorire il consolidamento di legami affettivi, tanto da essere stata addirittura definita “l’ormone dell’amore” che favorirebbe la stabilità nei rapporti di coppia.

Gli autori hanno dunque sottoposto dei topi al cosiddetto “test dell’intruso”, che consiste nel tenere in gabbia per un po’ di tempo un maschio assieme a una femmina, per favorire la sua territorialità, dopodiché si toglie la femmina e si introduce un altro maschio. Quello che si verifica normalmente è una risposta aggressiva nei confronti dell’intruso. Ciò che hanno osservato è che la stimolazione optogenetica dei neuroni dell’ipotalamo che secernono ossitocina riduce la risposta aggressiva, a conferma di un ruolo dell’ossitocina a favore di quella che potremmo definire una pacifica socializzazione.

La storia sarebbe andata nella direzione attesa, se non fosse per altri risultati ottenuti proprio grazie all’approccio tecnico innovativo sopra descritto, che ha consentito agli autori di verificare l’effetto della stessa stimolazione in un contesto meno rigidamente costruito attorno a un definito test comportamentale, e più prossimo invece a un ambiente naturale. I topi infatti venivano lasciati liberi di scorrazzare a piacimento assieme ad altri consimili, in un contesto arricchito da stimoli sensoriali di vario genere. Appena venivano posti in questo ambiente simil-naturale, tutto sembrava andare come atteso, nel senso che gli animali sottoposti a stimolazione optogenetica mostravano subito una maggiore tendenza alla socializzazione. Poi però, già dal giorno successivo, il quadro sorprendentemente cambiava, e i topi sottoposti a stimolazione manifestavano semmai una maggiore propensione all’aggressività.

Gli autori interpretano questi risultati ipotizzando che l’ossitocina, più che indurre un chiaro e definito comportamento di socializzazione, moduli genericamente la rilevanza degli stimoli sensoriali ricevuti e dunque la conseguente risposta comportamentale. In conseguenza di ciò, l’effetto dell’ossitocina non sarebbe affatto unico e stereotipato, ma dipenderebbe dal contesto ambientale in cui essa viene rilasciata dai neuroni ipotalamici.

Insomma, a quanto pare i nostri comportamenti affettivi e relazionali sono governati da un meccanismo un po’ più complesso del semplice rilascio di un ormone ipotalamico. Sarebbe allora opportuno avvisare quanti suggeriscono l’ossitocina come trattamento farmacologico per favorire la fedeltà coniugale. A quanto pare l’ossitocina riesce sì a sortire l’effetto desiderato, ma solo quando si sta chiusi in una gabbia priva di stimoli esterni. Ma, se per restare fedeli al proprio coniuge bisogna rimanere chiusi in una gabbia… a cosa ci dovrebbe servire l’ossitocina?

[1] Anpilov S et al. (2020). Wireless optogenetic stimulation of oxytocin neurons in a semi-natural setup dynamically elevates both pro-social and agonistic behaviors. Neuron Jun 12:S0896-6273(20)30397-4. doi: 10.1016/j.neuron.2020.05.028.