Il laboratorio studia i processi che regolano la trasmissione nervosa nel cervello, in particolare nell’ippocampo, una delle strutture maggiormente coinvolte nell’elaborazione di nuove informazioni e nella memoria. Attraverso tecniche di elettrofisiologia ex vivo, biologia molecolare e metodi di comportamento, cerchiamo di comprendere il funzionamento dell’eccitabilità neuronale, sia in condizioni fisiologiche che patologiche, in particolare nell’Alzheimer, nell’epilessia, e in alcuni disturbi psichiatrici.

Il team è coinvolto principalmente in due linee di ricerca:

1. Studio dell’attività elettrica neuronale nella malattia di Alzheimer

Il bilanciamento tra segnali elettrici eccitatori e inibitori è fondamentale per la corretta codifica e trasmissione delle informazioni all’interno dei circuiti neuronali.  In alcuni disturbi neurologici, come la malattia di Alzheimer, esso risulta alterato anche molti anni prima della comparsa dei sintomi più evidenti. Infatti, in persone portatrici di una mutazione causale della malattia di Alzheimer, o che ne determina un elevato rischio di presentazione, le registrazioni elettroencefalografiche (EEG) mostrano anomalie nel tracciato già molto tempo prima di un deficit cognitivo. Lo stesso si ritrova in modelli murini di Alzheimer. Questo suggerisce la possibilità di cercare modificazioni nell’attività elettrica neuronale nelle fasi pre-sintomatiche della malattia. Il nostro scopo è quello che capire quali sono queste modificazioni a livello di singolo neurone e di circuito, come si correlano al declino cognitivo, e quali sono le alterazioni molecolari che le provocano.

2. Ruolo delle neurolighine nei disturbi del neurosviluppo

La trasmissione sinaptica è regolata da numerose proteine. Le neurolighine sono una famiglia di molecole di adesione che regolano la comunicazione trans-sinaptica e la cui funzione è essenziale per un corretto trasferimento di informazioni da un neurone a un altro. In alcuni disturbi del neurosviluppo, tali proteine risultano alterate a causa di mutazioni nei loro geni. Nel nostro laboratorio, siamo interessati a studiare il ruolo delle neurolighine nell’ippocampo durante lo sviluppo. Il nostro fine è comprendere come esse possano modificare la trasmissione elettrica nei circuiti ippocampali, che in questa fase subiscono un affinamento delle connessioni grazie all’attività neuronale stessa. Inoltre siamo interessati a capire eventuali alterazioni nella plasticità sinaptica, che potrebbero essere causa di ritardi nell’apprendimento.

Selected Publications

Rizzello E, Pimpinella D, Pignataro A, Titta G, Merenda E, Saviana M, Porcheddu GF, Paolantoni C, Malerba F, Giorgi C, Curia G, Middei S, Marchetti C. “Lamotrigine rescues neuronal alterations and prevents seizure-induced memory decline in an Alzheimer’s disease mouse model.” Neurobiol Dis. 2023  PubMed

D’Amelio M, Cavallucci V, Middei S., Marchetti C., Pacioni S., Ferri A., Diamantini A., De Zio D., Carrara P., Battistini L., Moreno S., Marie H., Bacci A., Ammassari-Teule M., and Cecconi F. Non-apoptotic caspase-3 activity triggers synaptic degeneration at the onset of Alzheimer’s Disease. Nature Neuroscience.14: 69-76, 2011. PubMed

Marchetti C., Tafi E., Middei S., Rubinacci MA., Restivo L., Ammassari-Teule M., Marie H. Synaptic Adaptations of CA1 Pyramidal Neurons Induced by a Highly Effective Combinational Antidepressant Therapy. Biological Psychiatry. 67: 146-54, 2010. PubMed