Lunghi C, Burr DC, Morrone C. hanno dimostrato l'importanza dei meccanismi GABAergici nella plasticità omeostatica in adulti umani riportando due importanti risultati:
il primo che dopo 150 minuti di privazione monoculare la concentrazione di GABA (misurata per mezzo della spettroscopia a risonanza magnetica a 7-Tesla) diminuisce nella corteccia visiva primaria adulta V1;
il secondo, ancora più importante, che in tutti i soggetti, la diminuzione del livello di GABA è altamente correlata con la spinta percettiva dell’occhio occluso durante la rivalità binoculare.
Ciò suggerisce che la riduzione dell’inibizione GABAergica dopo un breve periodo di privazione monoculare inneschi la plasticità omeostatica in V1 nell’adulto umano, modificando l’equilibrio oculare inaspettatamente a favore dell’occhio privato61,62
La spinta omeostatica dell’occhio privato indotta dopo poche ore di privazione monoculare è sorprendente.
Questa è una reazione neuronale reversibile che ripristina dinamicamente l’eccitabilità neuronale per mantenere la media costante di attività neuronale, nota come plasticità omeostatica.63
Dunque l’inibizione GABAergica a riposo ha un ruolo fondamentale nel guidare la plasticità omeostatica nella corteccia visiva umana adulta. L’equilibrio intracorticale tra eccitazione e inibizione è fondamentale nel mediare la plasticità dipendente dall’esperienza durante lo sviluppo. In particolare, la maturazione e l’attività degli interneuroni GABAergici parvalbumina (PV) regola la plasticità dominante oculare64.
42 Studi che manipolano l’equilibrio tra eccitazione e inibizione intracorticale hanno suggerito che meccanismi simili potrebbero agire anche nel cervello adulto.49
Prove indirette a sostegno di un ruolo dell'inibizione GABAergica nella plasticità della corteccia visiva adulta umana derivano dalla somministrazione di benzodiazepine, che potenziano l'inibizione GABAergica bloccando la plasticità indotta dalla privazione leggera, osservata misurando la diminuzione della soglia al fosfene nella stimolazione magnetica transcranica65.
Negli adulti, la plasticità neuronale è stata indotta in strutture come l’ippocampo e la corteccia somatosensoriale primaria, e questo tipo di plasticità sembra persistere per tutta la vita.
Inoltre i cambiamenti della concentrazione di GABA nella corteccia motoria primaria in adulti umani dopo l’apprendimento motorio indicano un ruolo fondamentale dell’inibizione intracorticale nel mediare la plasticità corticale motoria. Il fatto che abbiamo trovato una modulazione dell’equilibrio GABAergico nella regione corticale che comprende principalmente V1 è particolarmente importante, in quanto indica che la plasticità vista in altri sistemi neuronali adulti (ad es. potenziamento a lungo termine) può essere presente nella corteccia visiva.
Negli ultimi anni sono state trovate piccole ma significative variazioni nella concentrazione di alcuni metaboliti nella corteccia visiva umana attivata durante la stimolazione visiva prolungata.66*
Uno studio dimostra che la misura di GABA in risposta alla stimolazione visiva è una misura sensibile per sondare la plasticità.1 La dominanza oculare dopo la privazione è una misura della plasticità, ed è correlata con la concentrazione di GABA durante la stimolazione di entrambi gli occhi, privati e non. La più semplice interpretazione di questa constatazione è
43 che la riduzione della concentrazione di GABA a riposo determina un aumento locale dell’eccitabilità corticale. E’ plausibile che la riduzione di GABA a riposo potrebbe anche indurre una riduzione della soppressione interoculare durante la stimolazione (inibizione moltiplicativa). Questo è coerente con gli studi sugli animali che mostrano che l’applicazione dell’antagonista del GABA, la bicuculina, abolisce la soppressione interoculare.67
Qualunque sia il meccanismo sottostante, diversi studi (Boroojerdi 2000; Pitskel 2007; Kwon 2009; Lou 2011; Lunghi 2011, 2013, 2015; Zhou 2013) indicano chiaramente che l'attività corticale visiva adulta può essere modificata plasticamente dalla privazione visiva temporanea.
I risultati attuali indicano che la privazione monoculare a breve termine altera l’attività neuronale nella corteccia visiva umana adulta nelle fasi più precoci della elaborazione visiva, dal momento che modula la
Considerati insieme, i risultati mostrano un ruolo dell'inibizione GABAergica nell’innescare la plasticità visiva suggerendo così un
potenziale intervento a medio termine per disturbi della visione binoculare anche al di là del periodo critico negli umani. Questi risultati sono potenzialmente utili per sviluppare nuove strategie terapeutiche che potrebbero sfruttare la plasticità residua intrinseca
44 componente più precoce del potenziale visivo evocato. Inoltre, la privazione influenza non solo l'attività neurale dell'occhio privato (Rafforzamento), ma anche quella dell'occhio non privato (Indebolimento), alterando drammaticamente l'equilibrio tra i segnali interoculari, con forte vantaggio per l’occhio privato.
La privazione monoculare ha conseguenze percettive drammatiche sulla dinamica della rivalità binoculare,particolare forma di percezione bistabile che causa forte concorrenza tra i segnali monoculari.
Lunghi ha dimostrato che un breve periodo di privazione monoculare (150 minuti) fa si che l'occhio deprivato domini fortemente (prevalenza di due volte rispetto all’occhio non privato) la percezione visiva sull'occhio non deprivato con un effetto misurabile fino a 90 minuti dopo la riesposizione alla visione binoculare, indicando un forte shift oculare a favore dell’occhio privato. Questi dati indicano l’esistenza di una plasticità della dominanza oculare nella corteccia visiva umana adulta. Il risultato inaspettato è che a seguito della privazione monoculare l’occhio privato è rinforzato e domina la rivalità percettiva sull’occhio non privato.
La privazione monoculare a lungo termine di solito comporta la depressione dell’entrata dall’occhio privato.
Aumentare il segnale dell’occhio privato potrebbe essere la prima risposta del sistema visivo alla mancanza di informazioni provocata dalla deprivazione monoculare.
Questo effetto apparentemente controintuitivo riflette una reazione compensatoria del sistema visivo all'impoverimento transitorio dell’input visivo probabilmente mediato da un up regulation dei meccanismi di controllo del contrasto-guadagno dell'occhio privato. Questa ipotesi è sostenuta da prove che a breve termine la deprivazione monoculare
45 aumenta il contrasto apparente degli occhi privati.61 Inoltre le cellule P sono più suscettibili all'effetto della deprivazione visiva e mantengono un alto grado di esperienza residuale, con conseguente conservazione di lunga durata dell’effetto della deprivazione monoculare e implicazione più probabile nelle modifiche plastiche neuronali.
L'occlusione dell'occhio ambliope (chiamata occlusione inversa) non è un nuovo concetto nella gestione clinica di ambliopia. E’ stato introdotto da Bangerter (1953) come parte del trattamento dell’ambliopia e, anche se il suo utilizzo è stato sostenuto in diversi studi, la forma più convenzionale di occlusione prevede l'occlusione dell’occhio non ambliope68
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