Il sonno è necessario per la salute fisica e mentale, è stato osservato in tutti i mammiferi e rappresenta un processo fisiologico fondamentale per l'apprendimento e il consolidamento della memoria.
L'elevata attività sinaptica che avviene durante la fase di veglia richiede un successivo ripristino dell'omeostasi. Il sonno contribuisce al ripristino attraverso la riduzione delle percezioni, e quindi dell'attività sinaptica.
La microglia rappresenta la componente immunitaria del sistema nervoso. Queste cellule hanno un importante ruolo di difesa: monitorano il parenchima cerebrale, rimuovono detriti cellulari e agenti esogeni e mediano la risposta infiammatoria. Tuttavia, la microglia svolge un'estesa attività anche in condizioni fisiologiche: è stato mostrato che queste cellule, attraverso il rimodellamento dei circuiti neuronali, hanno un ruolo fondamentale nella modulazione della plasticità. Alcuni studi hanno mostrato che la microglia può influenzare i circuiti neuronali coinvolti nell'insorgenza del sonno, e che, durante il sonno, queste cellule eliminano le connessioni non necessarie. Infine, è stato osservato che la deplezione farmacologica della microglia comporta alterazioni della durata del sonno, del comportamento circadiano e della plasticità sinaptica sonno-dipendente. Tuttavia, l'esatto meccanismo e i mediatori alla base di questi fenomeni non sono chiari.
Lo scopo del progetto è studiare il ruolo della microglia nella regolazione della plasticità sinaptica e dei processi di apprendimento e consolidamento della memoria sonno-dipendenti. I dati finora ottenuti mostrano alterazioni del sonno e del movimento degli animali sottoposti a deplezione di microglia. Questi risultati sono stati osservati anche negli animali in cui il gene microgliale cx3cr1 è assente, suggerendo un coinvolgimento dell'asse CX3CL1-CX3CR1 nel meccanismo di modulazione dei processi sonno-dipendenti. Ulteriori indagini ci permetteranno di chiarire il preciso meccanismo cellulare.
L'interesse dello studio è volto alla comprensione dei meccanismi fisiologici alla base della regolazione circadiana di apprendimendo e consolidamento della memoria. In particolare, lo studio vuole concentrarsi sul ruolo delle cellule microgliali nella modulazione di tale processi in un contesto fisiologico e lungo il ciclo sonno-veglia. Studi recenti hanno mostrato che le cellule microgliali possono agire localmente e modulare l'attività di circuiti cerebrali coinvolti nell'insorgenza e nella regolazione del sonno, specialmente della durata delle diverse fasi. Inoltre, è noto che la microglia interviene nei fenomeni di plasticità neuronale, anche quando questa è associata al sonno. Tuttavia, non è ancora stato chiarito come le cellule microgliali possano modulare comportamenti complessi associati alla plasticità sinaptica, come l'apprendimento e il consolidamento della memoria. Lo scopo di questo progetto è chiarire questi meccanismi attraverso lo studio approfondito delle funzioni microgliali durante le fasi di sonno e veglia nel topo attraverso l'uso di task comportamentali, che prevedono una fase iniziale di training del topo e successivamente una fase di test. Inizialmente verrà valutata la capacità degli animali di eseguire il test prima e dopo la fase di sonno, per stabilire l'effettivo consolidamento della memoria. In un secondo momento, nella stessa maniera verranno testati animali che presentano alterazioni microgliali. Sarà quindi possibile comprendere il coinvolgimento della microglia nella regolazione ti tali processi sinaptici. Inoltre, verrà indagato anche il coinvolgimento di specifici circuiti neuronali dal punto di vista elettrofisiologico, per comprendere quali aree neuroanatomiche sono coinvolte nella regolazione dei comportamenti complessi associati alle funzioni circadiane.
Infine, un aspetto che verrà considerato nel progetto è l'associazione tra neuroinfiammazione e regolazione del sonno. È ben noto che pazienti affetti da malattie neurodegenerative, come per esempio la malattia di Alzheimer, in cui la microglia ha un importante ruolo nella regolazione dei processi infiammatori, mostrano alterazioni dei ritmi circadiani e disturbi del sonno. Queste alterazioni potrebbero essere coinvolte nei deficit mnemonici che caratterizzano questa patologia. Tuttavia, l'associazione tra neuroinfiammazione, alterazioni del ciclo sonno/veglia e deficit comportamentali non è mai stata indagata.
Spiegare la relazione tra questi aspetti può aiutare a chiarire la fisiopatologia delle malattie neurologiche associate ai disturbi del sonno e a definire nuovi approcci terapeutici.