Da decenni la serotonina è nota come “l’ormone della felicità” del cervello; pertanto, bassi livelli di serotonina sono spesso associati alla depressione, e farmaci come gli SSRI sono considerati principalmente come mezzi per aumentare tali livelli. Sebbene queste idee contengano un fondo di verità, semplificano notevolmente le relazioni biologiche. Un nuovo studio sulla serotonina e l’umore, pubblicato su «Nature Neuroscience», rivela un sistema serotoninergico ben più complesso. In questo studio, i ricercatori hanno scoperto che i neuroni produttori di serotonina non funzionano semplicemente come un insieme di cellule indipendenti che diffondono lo stesso messaggio chimico in tutto il cervello. Al contrario, gruppi di questi neuroni possono interagire tra loro e inibirsi a vicenda, dando origine a un sistema dinamico in cui diverse «squadre» produttrici di serotonina possono contendersi il controllo. Questa scoperta potrebbe rivoluzionare radicalmente il modo in cui gli scienziati concepiscono il ruolo della serotonina nell’umore, nel comportamento, nel processo decisionale e nei disturbi psichiatrici; essa suggerisce che la serotonina funzioni meno come un semplice regolatore di volume e più come una sofisticata rete decisionale.
La visione tradizionale della serotonina
La serotonina, nota anche come 5-HT, è un neurotrasmettitore, ovvero una sostanza chimica che facilita la comunicazione tra i neuroni. I neuroni che producono serotonina sono concentrati principalmente in alcune strutture del tronco encefalico, chiamate nuclei del rafe, sebbene le loro ramificazioni si estendano a vaste aree del cervello. Poiché la serotonina influenza così tante funzioni diverse, è associata a un’ampia gamma di esperienze umane, tra cui l’umore, l’ansia, l’appetito, il sonno, la motivazione, l’apprendimento, le emozioni e il comportamento. Questa ampiezza ha anche contribuito all’idea diffusa secondo cui la serotonina sia, per sua essenza, un sistema dotato di una funzione principale. Tuttavia, il cervello raramente funziona in questo modo.
Proprio come il sistema immunitario non si riduce a un unico segnale chimico, il sistema serotoninergico comprende numerose popolazioni diverse di neuroni, connessioni e recettori. I diversi neuroni serotoninergici possono proiettare le loro connessioni verso diverse aree del cervello e partecipare a vari tipi di elaborazione delle informazioni. Queste nuove ricerche dimostrano che anche i neuroni produttori di serotonina interagiscono in modo più organizzato di quanto si pensasse finora.
I neuroni serotoninergici non agiscono necessariamente in modo isolato
Nel presente studio, i ricercatori si sono concentrati sui neuroni serotoninergici del tronco encefalico e hanno utilizzato diversi approcci sperimentali, tra cui l’elettrofisiologia, l’imaging cellulare, l’optogenetica, gli esperimenti comportamentali, la modellizzazione matematica e le simulazioni al computer. Le loro scoperte mettono in discussione un’ipotesi fondamentale. Finora, gli scienziati partivano generalmente dal presupposto che i singoli neuroni serotoninergici funzionassero in modo relativamente indipendente gli uni dagli altri. Sebbene esistessero indizi che suggerissero che i neuroni serotoninergici potessero essere collegati tra loro, i ricercatori sono ora riusciti a dimostrare l’esistenza di interazioni dirette tra di essi. E queste interazioni non sono puramente casuali.
I ricercatori hanno trovato indizi che suggeriscono che alcuni gruppi — o insiemi — di neuroni serotoninergici possano presentare schemi di attività propri. Questi gruppi possono influenzare il rilascio di serotonina in determinate aree del cervello. Ancora più affascinante è il fatto che questi gruppi possano entrare in competizione tra loro. Quando un insieme di neuroni serotoninergici diventa molto attivo, può ridurre notevolmente il rilascio di serotonina da parte di un altro insieme meno attivo. I ricercatori descrivono questo fenomeno come un principio simile a quello del «tutto al vincitore». Immaginiamo una sala piena di persone che cercano di scegliere tra due opzioni. All’inizio vengono espresse opinioni diverse. Tuttavia, quando un gruppo diventa sempre più dominante, mette a tacere le voci rivali fino a quando un’opzione non prevale effettivamente. Un fenomeno concettualmente simile potrebbe verificarsi in alcune parti del sistema serotoninergico. Si tratta di un’immagine molto diversa dall’idea secondo cui i livelli di serotonina sono semplicemente «alti» o «bassi».
Nel caso della serotonina, forse si tratta più di azione che di emozioni
È qui che queste scoperte si rivelano particolarmente affascinanti. Se diversi gruppi di neuroni serotoninergici possono attivarsi in circostanze diverse — e possono inibire i gruppi rivali —, è possibile che il sistema serotoninergico sia coinvolto in qualcosa di ben più complesso della semplice regolazione del nostro senso di felicità o tristezza. Al contrario, potrebbe aiutare il cervello a valutare opzioni contraddittorie e a determinare come reagiamo ad esse.
Prendiamo un esempio semplice. Immaginate di trovarvi in cima a un trampolino e di dover decidere se saltare o meno. Oppure di addentrarvi in un vicolo buio a tarda notte e di dover decidere se proseguire o meno. Anche una decisione quotidiana — capire se una situazione sembra abbastanza sicura da affrontarla o se sia meglio starne alla larga — richiede che il cervello integri un complesso mix di informazioni, tra cui le esperienze passate, il pericolo percepito, le aspettative, le possibili ricompense e conseguenze, nonché le circostanze attuali.
I circuiti studiati dai ricercatori potrebbero svolgere un ruolo in questo tipo di elaborazione e contribuire a far sì che i segnali contraddittori nel cervello influenzino la reazione che alla fine prevale. In questo senso, è possibile che la serotonina non si limiti a comunicare al cervello ciò che si prova. Potrebbe anche contribuire a plasmare la reazione del cervello di fronte a ciò che gli si presenta.
Perché la «prevalenza» non corrisponde necessariamente a un segnale positivo
Questa distinzione è importante. Quando i ricercatori descrivono un gruppo di neuroni serotoninergici come «vincitori», si potrebbe facilmente supporre che questo gruppo vincente rappresenti uno stato emotivo positivo. Tuttavia, non è ciò che emerge dalla ricerca. «Il vincitore prende tutto» si riferisce a un processo matematico, non a una valutazione emotiva. Il cervello può presentare diversi segnali neuronali in competizione tra loro che rappresentano diversi aspetti di una situazione, e questi circuiti potrebbero contribuire a far sì che uno schema di attività prevalga su un altro. Lo schema che prevarrà dipenderà dalle informazioni che giungono al circuito, nonché dalle circostanze specifiche.
Ciò potrebbe spiegare perché la serotonina possa intervenire in comportamenti apparentemente opposti. La serotonina non è né intrinsecamente buona né intrinsecamente cattiva. I suoi effetti dipendono dal luogo, dal momento, dalla quantità e dal circuito neurale attraverso il quale agisce. Questa complessità è una delle scoperte più importanti delle neuroscienze moderne: gli effetti di un neurotrasmettitore non possono sempre essere compresi semplicemente chiedendosi se ce ne sia di più o di meno.
La serotonina e l’umore: perché questo è importante per la depressione?
Questa scoperta potrebbe, a lungo termine, avere ripercussioni in psichiatria, in particolare per quanto riguarda la depressione, ma è importante non sopravvalutare questi risultati. I ricercatori non hanno identificato la causa della depressione, né scoperto un unico «circuito della depressione», né messo a punto un nuovo metodo di trattamento. Hanno invece messo in luce un meccanismo finora sottovalutato attraverso il quale gruppi di neuroni serotoninergici interagiscono tra loro e si regolano a vicenda.
Questa scoperta potrebbe, a lungo termine, influenzare il modo in cui vengono concepiti i trattamenti psichiatrici. Gli SSRI aumentano, in generale, la trasmissione dei segnali della serotonina in tutto il cervello, dove la serotonina interviene in numerosi circuiti diversi. Se gli scienziati riusciranno a determinare quali circuiti serotoninergici contribuiscono a determinati sintomi o comportamenti, i futuri trattamenti potrebbero agire in modo più mirato su queste vie, anziché limitarsi ad aumentare o ridurre i livelli di serotonina in tutto il cervello. Si tratta di una pista promettente, ma la scienza non è ancora arrivata a quel punto.
Perché queste scoperte mettono in discussione anche la teoria dello «squilibrio chimico»
Una delle implicazioni più importanti di questa ricerca è forse quella di modificare la nostra prospettiva sulla spiegazione molto diffusa della depressione come «squilibrio chimico». L’idea che la depressione sia semplicemente dovuta a una carenza di serotonina è sempre stata un’eccessiva semplificazione. La depressione è un quadro clinico complesso in cui intervengono la genetica, i circuiti cerebrali, la biologia dello stress, l’apprendimento, l’ambiente, il comportamento e numerosi sistemi biologici che interagiscono tra loro. La serotonina svolge senza dubbio un ruolo. Tuttavia, la natura esatta di questo ruolo è ben più complessa della semplice carenza di questo neurotrasmettitore, e questo studio viene a sostegno di tale idea.
Il cervello non funziona come una vasca in cui i livelli di serotonina sarebbero o troppo bassi o troppo alti. Al contrario, i neuroni serotoninergici sono integrati in reti in continua evoluzione. Ricevono informazioni, interagiscono tra loro, influenzano altre regioni e modificano il loro effetto a seconda del circuito a cui partecipano. Il neurotrasmettitore è solo una parte del tutto, mentre la rete ne costituisce la parte più importante.
Un sistema serotoninergico più complesso
Il modo più semplice per illustrare questa scoperta è forse quello di immaginare il cervello come una grande orchestra. In passato, forse immaginavamo la serotonina come un direttore d’orchestra che si limitava ad alzare o abbassare il volume generale. Le nuove ricerche indicano una realtà ben più complessa. È possibile che i diversi gruppi di neuroni serotoninergici funzionino come diverse sezioni dell’orchestra, ciascuna delle quali genera i propri schemi di attività. Essi comunicano tra loro, e un gruppo può finire per diventare dominante, sopprimendone un altro. Il risultato non dipende semplicemente dalla quantità di serotonina presente, ma dai neuroni che sono attivi, dal momento in cui lo sono e dal modo in cui si influenzano a vicenda. Questa visione più sfumata potrebbe aiutare a spiegare perché una variazione dei livelli di serotonina possa avere effetti molto diversi a seconda della persona, della regione cerebrale interessata e delle circostanze.
C’è ancora molto da imparare. Alcuni degli esperimenti comportamentali erano relativamente artificiali, e i ricercatori intendono verificare se questi schemi si riscontrino anche in comportamenti più naturali nei modelli animali. Questa distinzione è importante: la scoperta di un meccanismo nel cervello di un topo non implica automaticamente il modo in cui tale meccanismo funzioni nell’essere umano, né il ruolo che potrebbe svolgere in malattie come la depressione. Ricerche future dovranno chiarire come questi circuiti si comportino in situazioni naturali, come interagiscano con altri sistemi cerebrali e se esistano schemi simili nell’essere umano. Solo allora gli scienziati potranno stabilire se questa scoperta possa portare, a lungo termine, a una migliore comprensione dei disturbi psichiatrici o a metodi di trattamento più mirati.
Ripensare le nostre conoscenze sulla serotonina
L’aspetto più interessante di questo studio non è che gli scienziati abbiano improvvisamente «svelato il mistero» della serotonina — non è così. Hanno piuttosto scoperto un nuovo livello di complessità in un sistema che fino ad allora pensavamo di comprendere relativamente bene. La serotonina non è semplicemente un ormone della felicità che circola nel cervello. Fa parte di una complessa rete di neuroni in grado di coordinare segnali contraddittori, di regolare alcune regioni cerebrali e di influenzare il modo in cui il cervello reagisce al mondo che ci circonda.
Ciò modifica le domande che gli scienziati devono porsi. Anziché limitarsi a chiedersi: «Ho abbastanza serotonina?», i ricercatori si interessano sempre più a capire quali neuroni serotoninergici siano attivi, dove inviino i loro segnali, come interagiscano con altri neuroni e cosa accada quando un circuito prende il sopravvento su un altro. Queste domande potrebbero portare, a lungo termine, a una comprensione più approfondita della depressione, dell’ansia e di altri disturbi psichiatrici — e, eventualmente, a metodi di trattamento che non agiscano modificando globalmente i livelli di serotonina nel cervello, ma influenzando in modo selettivo i circuiti sui quali la serotonina esercita effettivamente il proprio effetto.
La storia della serotonina è ben più complessa del modello semplicistico del «più o meno» a cui ci siamo abituati. E sebbene ci sia ancora molto da scoprire, questa complessità potrebbe, a lungo termine, consentire agli scienziati di comprendere meglio come funziona realmente il cervello — e i disturbi che lo colpiscono.
