Nuove scoperte sui meccanismi del riflesso della tosse

La respirazione è fondamentale per mantenere il giusto equilibrio di ossigeno (O2) e anidride carbonica (CO2) nei mammiferi. È controllata dal Sistema Nervoso, che aiuta il corpo a reagire rapidamente a varie necessità. Ad esempio, quando sostanze nocive entrano nelle vie aeree, il corpo ha riflessi come tossire, starnutire e trattenere il respiro (apnea) per proteggersi.

Quando il sistema che collega le vie aeree al cervello non funziona bene, possono sorgere problemi di salute seri. Questi problemi includono difficoltà a deglutire (disfagia), infezioni polmonari, asma, tosse cronica e persino la sindrome della morte improvvisa infantile.

#Il Riflesso della Tosse

Tossire è una risposta vitale che aiuta a liberare le vie aeree. Succede quando certi nervi vengono attivati da qualcosa di irritante nella gola o nei polmoni. Questi nervi inviano segnali al cervello, che poi attiva la tosse. Diversi tipi di fibre nervose rispondono a vari tipi di stimolazione, sia meccanica (come la pressione) che chimica (come gli irritanti).

Studi recenti hanno scoperto che ci sono tipi specifici di cellule nervose che giocano ruoli in diversi riflessi delle vie aeree, compresa la tosse.

#Come il Sistema Nervoso Controlla la Tosse

I nervi che percepiscono l'irritazione nelle vie aeree si collegano a aree specifiche del cervello. Queste aree elaborano i segnali e aiutano ad aggiustare i modelli di respirazione del corpo per produrre una tosse. La parte del cervello che controlla la respirazione include diversi gruppi di Neuroni che collaborano per coordinare quando inspiriamo, espiriamo o prendiamo un respiro dopo aver tossito.

Questa rete cerebrale si adatta per gestire non solo la respirazione, ma anche altre attività come parlare, deglutire e persino starnutire. Per esempio, certi gruppi di neuroni sono noti per svolgere ruoli importanti in attività collegate all'espirazione, come tossire o vocalizzare. La ricerca ha dimostrato che stimolare aree specifiche in questa parte del cervello può evocare una forte risposta di tosse.

#Ricerca sui Topi

Anche se molti studi sulla tosse hanno utilizzato animali più grandi come gatti o cani, c'è un crescente interesse nell'usare i topi per questo tipo di ricerca. I topi possono fornire informazioni preziose su come funziona la tosse nel sistema nervoso.

Nei recenti esperimenti, i ricercatori hanno usato vari metodi per innescare la tosse nei topi. Hanno utilizzato sostanze che irritano le vie aeree, provocando la tosse nei topi. Monitorando la respirazione e i suoni dei topi, i ricercatori potevano osservare come diverse sostanze influenzassero le risposte di tosse.

Quando esposti a certi irritanti, i topi mostravano chiari segni di tosse, incluso cambiamenti nel flusso d'aria e suoni specifici. Le reazioni di tosse più forti erano solitamente legate all'irritante ammoniaca, che portava a più colpi di tosse rispetto ad altre sostanze.

#Investigare le Aree Cerebrali

Per scoprire quali aree del cervello sono coinvolte nella tosse, i ricercatori hanno etichettato le cellule nervose attive nel cervello dei topi dopo che erano stati esposti a irritanti. In questo modo, potevano vedere quali aree cerebrali diventavano attive durante la tosse. Si è scoperto che diverse aree cerebrali erano coinvolte, in particolare nel tronco encefalico, la parte responsabile di molte funzioni automatiche.

Esaminando i segnali da specifiche regioni cerebrali associate alla tosse, i ricercatori hanno trovato una forte connessione tra certi neuroni e il riflesso della tosse. Usando tecniche avanzate, potevano monitorare l'attività in tempo reale in queste aree, confermando il loro ruolo nella tosse.

#Il Ruolo di Gruppi Neuronali Specifici

Per capire il ruolo esatto di specifiche cellule nervose nell'innescare la tosse, i ricercatori hanno sperimentato diversi metodi per bloccare o stimolare queste cellule. Quando hanno interrotto certe connessioni neurali, hanno osservato una significativa diminuzione nelle risposte di tosse. Questo suggerisce che quelle connessioni sono cruciali per iniziare una tosse.

Inoltre, quando i ricercatori hanno stimolato attivamente specifiche cellule nervose all'interno del cervello durante gli esperimenti, potevano anche indurre la tosse in assenza di irritanti. Questa scoperta ha sottolineato come popolazioni specifiche di neuroni nel cervello possano essere sufficienti per innescare questo riflesso.

#Collegare Neuroni e Tosse

Una delle scoperte fondamentali della ricerca è che alcuni neuroni in una parte del cervello conosciuta come SP5C proiettano direttamente verso un'altra regione chiamata VRG, spesso chiamata centro della tosse. Questa connessione è critica per la risposta di tosse; quando lo SP5C viene attivato, invia segnali al VRG, inducendo una tosse.

Durante gli studi, i ricercatori hanno utilizzato varie tecniche per rintracciare queste connessioni e confermare che sono effettivamente monosinaptiche, il che significa che i segnali viaggiano direttamente tra queste due aree. Questa relazione è essenziale per il riflesso della tosse, poiché attivare lo SP5C porta a una significativa attività di tosse nei topi.

#Il Ruolo dell'Eccitabilità Neurale

I ricercatori hanno anche indagato se aumentare l'eccitabilità dei neuroni nello SP5C portasse a tossi più frequenti. Hanno trovato che potenziare l'attività di questi neuroni ha comportato tosse spontanea senza la presenza di irritanti. Questo cambiamento è durato alcuni giorni, suggerendo che alterare l'eccitabilità di questi neuroni può modificare come il corpo reagisce a potenziali stimoli per la tosse.

È interessante notare che, quando i ricercatori hanno testato la risposta di topi con un'eccitabilità neuronale aumentata a sostanze che inducono tosse, hanno scoperto che questi topi tossivano più frequentemente e con un tempo più breve prima che si verificasse la prima tosse quando esposti a irritanti.

#Conclusione

Questa ricerca chiarisce i meccanismi complessi dietro la tosse nei mammiferi. Sottolinea il ruolo di specifiche regioni cerebrali e connessioni neuronali, oltre a come alterare la funzione neuronale possa influenzare le risposte di tosse.

I risultati contribuiscono alla nostra comprensione di come il sistema nervoso controlla la tosse e potrebbero aiutare a capire le tosse croniche che colpiscono molte persone. Studi futuri possono basarsi su queste intuizioni ed esplorare potenziali trattamenti o misure preventive per problemi legati alla tosse. Comprendendo la biologia di base della tosse, i ricercatori potrebbero trovare nuovi modi per aiutare chi soffre di condizioni di tosse cronica.

In generale, queste scoperte aprono nuove strade per la ricerca e potrebbero portare a una migliore gestione delle condizioni respiratorie, sottolineando l'importanza del cervello nella regolazione delle funzioni vitali di base come la respirazione e la tosse.