1. INTRODUZIONE
Nel 1972 Massimo Fagioli scrive Istinto di morte e conoscenza nel quale afferma che l’attivazione del sistema nervoso, e quindi del pensiero umano, debba essere accreditata al primo fotone che colpisce la retina anziché al primo respiro [1,2,3,4].
Gli studi riportati in questo abstract pongono le basi molecolari appoggiando la teoria da lui postulata.
2. EMBRIOLOGIA DEL SISTEMA NERVOSO CENTRALE (SNC)
All’inizio della 3° settimana di gestazione compare il SNC come ispessimento ectodermico. Successivamente i suoi margini laterali si rialzano per formare le pieghe neurali. Con l’ulteriore sviluppo, i margini laterali continuano ad alzarsi e ad avvicinarsi alla linea mediana ed infine, unendosi, danno origine al tubo neurale. La fusione procede in direzione cranio-caudale. La chiusura definitiva del neuroporo cranico avviene al 25° giorno e, circa due giorni dopo, si verifica la chiusura del neuroporo caudale [5].
Il subplate è un compartimento transitorio della parete telencefalica fetale e contiene una popolazione di neuroni i quali svolgono un ruolo chiave nel normale sviluppo della struttura corticale cerebrale e nella sua connettività. In particolare, esso è una guida per le connessioni che sono essenziali per collegare il SNC alla periferia [6].
La maturazione funzionale del subplate alla 23°-24°settimana corrisponde all’età attualmente considerata come limite minimo per la sopravvivenza dei prematuri. Durante il secondo trimestre, il subplate aumenta in modo significativo per spessore e complessità e, alla nascita, il cervello del neonato ha un numero quasi adulto di neuroni ma un insieme immaturo di connessioni [7].
La prima azione respiratoria deve essere necessariamente preceduta dall’eliminazione del liquido dai polmoni. Questo passaggio inizia antecedentemente alla prima azione respiratoria rendendola così possibile ed inoltre necessita di una contrazione attiva del diaframma. Questa è controllata da stimoli multipli, tutti originari da diverse aree del SNC, e coinvolge molti archi neurali ma anche le uscite motorie ai muscoli respiratori e facciali. Tutti questi segnali sono integrati, modulati e trasmessi agli organi effettori dal cervello [8]. L’evidenza di una serie di eventi neurologici che si verificano antecedentemente al primo respiro apre la strada al primato del SNC alla nascita, che causerebbe l’attivazione di tutti i procedimenti fino ad ora trattati [9].
La nascita genera così un passaggio tra lo stato-fetale e lo stato-neonatale e l’eccitazione dei circuiti sopracitati è probabilmente in parte dovuta all’attivazione del sistema noradrenergico nel cervello.
Il GABA gioca un ruolo chiave nella transizione dalla vita fetale a quella neonatale. Il subplate induce la differenziazione verso la linea GABAergica dove il GABA viene considerato il neurotrasmettitore eccitatorio dominante durante la vita intrauterina. Poco prima della nascita, il GABA diventa il principale neurotrasmettitore inibitorio modificando completamente l’attività elettrica cerebrale.
L’interruttore che fa passare il GABA dalla funzione eccitatoria fetale a quella inibitoria neonatale è suscitato da una leggera stimolazione retinica [6].
3. LA LUCE E LA SUA STIMOLAZIONE RETINICA
L’uomo possiede due diversi tipi cellulari per la ricezione della luce: i bastoncelli ed i coni. Nel processo della visione sono coinvolti i GPCR rodopsina, nei bastoncelli, e opsine, nei coni, che vengono attivati dalla luce [10]. Nei GPCR, il segnale esterno è una piccola molecola che si lega al recettore incorporato nella membrana e fa sì che questo subisca un cambiamento conformazionale.
Il protagonista responsabile dell’assorbimento della luce, l’11-cis-retinale, è legato a ciascuna opsina. Dopo l’assorbimento di un fotone, l’11-cis-retinale subisce la fotoisomerizzazione generando l’11-trans-retinale e induce un corrispondente cambiamento nell’opsina dalla sua conformazione inattiva a quella attiva. La forma attiva recluta e lega le proteine G intracellulari, attivando la cascata del segnale visivo che culmina in un impulso elettrico alla corteccia visiva del cervello. Il sistema è così sensibile che è in grado di rilevare un singolo fotone [11,12]
L’energia del fotone viene immagazzinata dal cromoforo nella sua forma altamente distorta, tutto-trans, nella stessa tasca di legame dove risiede al buio come 11-cis-retinale.
La fotoisomerizzazione è un processo rapidissimo che si verifica in un intervallo temporale di 200 fs [13]. La produzione del fotoprodotto primario della rodopsina allo stato fondamentale entro soli 200 fs suggerisce una reazione unidirezionale fotoattivata veloce ed efficiente consentendo la conversione ultraveloce dell’energia fotonica in energia chimica [14].
La fototrasduzione è il processo attraverso il quale i fotorecettori della retina convertono l’assorbimento della luce in un segnale nervoso. Dalla isomerizzazione del retinale, parte il processo di trasduzione, con l’attivazione della cascata intracellulare che determina un cambiamento del potenziale di membrana.
Visto che le rodopsine sono dei recettori accoppiati a proteine G, il primo evento della trasduzione del segnale è proprio il riconoscimento di una proteina G che viene chiamata trasducina.
Quando la rodopsina viene attivata dalla luce essa si lega alla trasducina, la quale tiene legato a sua volta il GDP. Questa energia viene trasdotta attraverso il cambiamento conformazionale della rodopsina e da un successivo cambiamento conformazionale a carico della trasducina, il quale determina il rilascio di GDP ed il legame di GTP [15].
Il primo evento della trasduzione del segnale è il rilascio di una delle subunità della trasducina che, successivamente, attiva a valle la via del segnale che culmina nella corteccia visiva.
Nella fase conclusiva ci sarà un rilascio del retinale in forma tutto-trans accompagnato dalla modificazione di alcune proteine fondamentali. Tutto ciò è volto a preparare l’opsina per il legame all’11-cis-retinale, rigenerando lo stato basale della rodopsina ed essendo così pronta per un nuovo ciclo di fototrasduzione.
4. Conclusioni
Sulla base di quanto riportato in questo lavoro si può notare come l’intuizione del professor Fagioli sia avallata dalla neonatologia e dalla biologia molecolare e sia, ormai quasi certo, che il primo evento che attiva il sistema nervoso, e quindi il pensiero umano, è proprio il fotone che colpisce la retina.
Bibliografia
- Fagioli M. (1972) «Istinto di morte e conoscenza», Armando.
- Fagioli M. (2017) «Istinto di morte e conoscenza», L’Asino D’Oro :52-56.
- Fagioli M. (2009) «Fantasia di sparizione. Lezioni 2007», L’Asino D’Oro :66-74.
- Fagioli M. (2016) «Materia energia pensiero», L’Asino D’Oro :1-115.
- De Felici M, Boitani C, Bouchè M, Canipari R, Dolfi A, Filippini A, Musarò A, Papaccio G, Salustri A. (2020) «Embriologia Umana», Piccin.
- Gatti MG, Becucci E, Fargnoli F, Fagioli M, Aden U, Buonocore G. «Functional maturation of neocortex: a base of viability.» J Maternal-fetal Neonat Med (2012); 25 :101–3
- Vanhatalo S, Kaila K. «Development of neonatal EEG activity: from phenomenology to physiology.» Semin Fetal Neonatal Med (2006); 11: 471–478.
- Fogarty MJ, Mantilla CB, Sieck GC. «Breathing: motor control of diaphragm muscle.» Physiology (2018); 33(2): 113–26.
- Polese D, Fagioli M, Virgili F, Fiori Nastro P. «Something must happen before first breath. » BMC Med Ethics. (2021) 12; 22(1): 57.
- Hofmann KP, Palczewski K. «The G protein-coupled receptor rhodopsin: a historical perspective.» Methods Mol. Biol. 1271 (2015): 3-18.
- Baylor DA, Lamb TD, Yau KW «The membrane current of single rod outer segments.» J Phyosiol. 288 (1979): 613-34.
- Sampath AP, Rieke F. «Selective transmission of single photon responses by saturation at the rod-to-rod bipolar synapse.» Neuron 41 (2004): 431-43.
- Peteanu LA, Schoenlein RW, Wang Q, Mathies RA, Shank CV. «The first step in vision occurs in femtoseconds: complete blue and red spectral studies.» Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90 (1993): 11762-66.
- Polli D, Altoè P, Weingart O, Spillane KM, Manzoni C, Brida D, Tomasello G, Orlandi G, Kukura P, Mathies RA, Garavelli M, Cerullo G. «Conical intersection dynamics of the primary photoisomerization event in vision. » Nature. (2010) 23; 467(7314): 440-3
- Ridge KD, Abdulaev NG, Sousa M, Palczewski K. «Phototransduction: crystal clear.» Trends Biochem. 28 (2003): 479-87.
