PMC

Il cervello e la vescica devono comunicare per assicurarsi che uriniamo solo quando e dove è appropriato. Il processo di minzione è in parte controllato dai riflessi ed è in parte sotto controllo cosciente (de Groat et al., 2015). Mentre la vescica si riempie, invia informazioni sensoriali al sistema nervoso centrale e, quando la vescica è piena, questi segnali indicano che deve essere svuotata presto.

Uno dei segnali che vanno dall’altra parte, dal cervello alla vescica, è l’attivazione di una parte del tronco cerebrale chiamata PMC, abbreviazione di pontine micturition center. (La parola ‘minzione’ originariamente si riferiva alla voglia di urinare, ma ora è spesso usata per descrivere anche il processo di minzione). Il PMC si collega ad altri centri del sistema nervoso centrale e periferico per coordinarsi quando si verifica la minzione (Fowler et al., 2008). Molti studi hanno identificato ed esaminato i principali centri cerebrali coinvolti nel controllo della minzione. Tuttavia, le connessioni tra questi diversi centri, incluso quando e per quanto tempo diventano attivi, rimangono inafferrabili. Non è inoltre chiaro come la corteccia – la parte del cervello responsabile dei processi di pensiero più elevati-influenzi la minzione.

Ora, in eLife, Rita Valentino del Children’s Hospital di Philadelphia e colleghi-tra cui Anitha Manohar come primo autore – riportano come l’attività neuronale viene orchestrata prima, durante e dopo la minzione nei ratti (Manohar et al., 2017). I ricercatori hanno valutato quando e dove i neuroni sparavano nei ratti non anestetizzati mentre le loro vesciche si riempivano e poi svuotavano registrando l’attività neurale in tre regioni del cervello coinvolte nella minzione: il PMC, il locus coeruleus e la corteccia prefrontale mediale (mPFC; Figura 1). Allo stesso tempo, hanno misurato sia la pressione all’interno della vescica che la frequenza della produzione di urina.

La neuroscienza della minzione.

La corteccia prefrontale mediale (mPFC) si trova dietro la fronte nella parte anteriore della corteccia (verde), mentre il centro della minzione pontina (PMC) e il locus coeruleus (LC) si trovano all’interno di una parte del tronco cerebrale nota come pons (blu). Le posizioni approssimative di queste regioni all’interno del cervello umano sono ombreggiate nel cartone a sinistra. Queste tre regioni cerebrali inviano e ricevono segnali (rappresentati da frecce) l’uno dall’altro. I segnali dalla vescica sono trasmessi via il midollo spinale al LC ed allora ad altri centri nel cervello compreso il PMC. Il PMC invia segnali alla vescica attraverso il midollo spinale. Il PMC contiene diversi tipi di neuroni. I neuroni che esprimono l’ormone di rilascio della corticotropina sono etichettati Crh + e sono noti per essere coinvolti nell’iniziare la minzione. I neuroni che non esprimono questo ormone sono etichettati Crh -. Il ruolo di questi neuroni è meno chiaro, ma è possibile che siano coinvolti nella conservazione delle urine. Glut + e GABA + indicano neuroni che producono rispettivamente glutammato e GABA. Le connessioni confermate con effetti poco chiari sono contrassegnate da un punto interrogativo rosso.

In primo luogo, Manohar et al. stabilito che tutti i neuroni nel PMC mostrano gli stessi schemi di cottura, caratterizzati da attività di fondo lenta e raffiche veloci durante gli intervalli tra le urine. Queste esplosioni sono diventate rare prima della minzione, più prominenti durante la minzione e sono continuate per diversi secondi dopo che la vescica era stata svuotata. Questa tempistica dell’attività neuronale suggerisce che i neuroni PMC probabilmente svolgono un ruolo più complesso nella regolazione dello svuotamento della vescica rispetto a un semplice “interruttore on-off”. Anche le esplosioni di attività nel PMC durante gli intervalli tra le urine erano intriganti. In precedenza si riteneva che i neuroni PMC fossero attivi solo durante la minzione (Betts et al., 1992).

Nei secondi prima della minzione, i neuroni nel locus coeruleus mostravano continue esplosioni a bassa frequenza con forti oscillazioni theta (onde di attività che si ripetono circa sette volte al secondo). Allo stesso tempo, l’attività nel locus coeruleus ha iniziato a corrispondere più strettamente a quella nell’mPFC, anche se l’attività attraverso l’mPFC è diventata meno sincronizzata. È probabile che alcuni di questi cambiamenti aiutino ad iniziare il processo di minzione aumentando l’eccitazione e spostando l’attenzione verso la vescica piena (Michels et al., 2015).

Interessante anche la relazione tra il locus coeruleus (LC) e il PMC. Questi centri sono abbastanza vicini che l’attività neuronale potrebbe essere registrata da entrambe le regioni allo stesso tempo. I risultati hanno mostrato che i neuroni LC sono stati attivati prima dei neuroni PMC, suggerendo che il primo riceve input indiretto dalla vescica prima che lo stimolo raggiunga il PMC. Ciò è coerente con le osservazioni precedenti utilizzando fMRI nei ratti (Tai et al., 2009).

Le nuove scoperte riportate da Manohar et al. sollevare alcune domande. I ruoli del tronco cerebrale e della corteccia nell’elaborazione delle informazioni dalla vescica e nel coordinamento della minzione rimangono poco chiari. Inoltre, non è ovvio perché i neuroni PMC mostrino esplosioni di attività negli intervalli tra le urine. Dati recenti suggeriscono che ci sono diversi tipi di neuroni nel PMC (Figura 1), quindi è possibile che una popolazione specifica di neuroni PMC invii segnali che aiutano la vescica a immagazzinare l’urina rilasciando diversi tipi di neurotrasmettitori (Hou et al., 2016). Studi precedenti hanno anche dimostrato che i riflessi di stoccaggio delle urine sono principalmente organizzati nel midollo spinale (Drake et al., 2010). Tuttavia, un gruppo di neuroni situati nel tronco cerebrale potrebbe svolgere un ruolo anche nello stoccaggio delle urine. Quando attivati, questi neuroni hanno reso lo sfintere uretrale esterno – il muscolo che ci permette di scegliere di iniziare la minzione-più attivo (Blok e Holstege, 1999).

Abbiamo bisogno di più dati sui percorsi attraverso i quali il locus coeruleus riceve informazioni dalla vescica prima di essere trasmesso al PMC. Gli esperimenti futuri dovrebbero anche esplorare quali altre regioni della corteccia vengono sincronizzate o desincronizzate durante la minzione. Manohar et al. speculare in queste aree, sulla base della letteratura pubblicata, ma ulteriori studi sono chiaramente giustificati per fornire risposte più definitive.