Entrando in una stanza buia, le nostre pupille cambiano dimensione automaticamente. Ma questo succede anche quando cerchiamo di vedere oggetti lontani, quando ci concentriamo, o mentre consumiamo sostanze come gli antidepressivi. Sebbene i livelli di luce sembrino il motore della dilatazione della pupilla, in realtà dobbiamo questa risposta a un paio di neuroni che si trovano nel nostro cervello.
Un nuovo studio sui topi, condotto dai ricercatori dell’ETH Zurigo, ha appena scoperto che il neurotrasmettitore orexina potrebbe essere il responsabile di tutti questi cambiamenti attraverso delle cellule chiamate “neuroni orexinergici”. Queste cellule si estendono dall’ipotalamo, la regione cerebrale che canala le risposte ormonali del nostro corpo, e reagiscono all’aumento dei livelli di serotonina. Pertanto, si ritiene che si attivino di fronte a qualsiasi stimolo che generi eccitazione o ricompensa. Questo spiegherebbe perché le pupille cambiano anche dimensione quando vediamo qualcosa che ci piace, che si tratti di una persona, di un animale o di un’immagine sullo schermo. Ci sono meccanismi interni per questa risposta, dopotutto, non è solo a causa della luce.
Neuroscienze e dilatazione delle pupille
Per studiare il ruolo dei neuroni nei cambiamenti delle pupille, i ricercatori hanno stimolato queste specifiche cellule in topi vivi e hanno osservato come le loro attività corrispondessero alla dimensione della pupilla. Tutto ciò con l’aiuto della microscopia a due fotoni, una tecnica che consente di ottenere immagini fluorescenti di tessuti vivi fino a una profondità di un millimetro.
Quando sono state attivate le neuroniorrexine, le pupille dei topi si sono dilatate. Sia la dilatazione che la costrizione della pupilla dipendevano dalla dose di stimolazione ricevuta, rivelando una relazione diretta tra il sistema neuronale orexinergico e il controllo della dilatazione della pupilla. “Spesso gli effetti della neurostimolazione si perdono nel rumore dei dati di misurazione, che poi dobbiamo filtrare con attenzione per trovarli. Questa volta è stata diversa. L’effetto è stato così forte che abbiamo saputo immediatamente che stavamo di fronte a qualcosa di importante“, ha spiegato Nikola Grujic, neuroscienziato all’ETH Zurigo.
I neuroni orexinergici si proiettano attraverso diverse regioni del cervello, sebbene abbiano connessioni particolarmente forti all’interno delle aree di eccitazione e ricompensa. Si sapeva che queste connessioni regolano il passaggio tra i nostri sistemi coscienti e vigili e gli stati di sonno automatico, ma il loro ruolo in stati più fugaci come l’eccitazione era un completo mistero fino ad ora.
Questi ritrovamenti nei topi mostrano con precisione quanto siano attivi i neuroni orexinergici nell’ipotalamo quando avviene una dilatazione oculare. Di conseguenza, sarebbero la ragione per cui le nostre pupille cambiano costantemente dimensione anche quando siamo in condizioni di luce controllate.
Come cambiano le pupille di dimensione
In passato si pensava che il sistema della noradrenalina controllasse le reazioni della pupilla, ma i dati del team indicano che queste cellule modulano effettivamente le risposte dei neuroni orexinergici. In altre parole, i neuroni noradrenergici sono schiavi dei neuroni orexinergici e il loro coinvolgimento collega i nostri stati emotivi elevati.
Quando proviamo paura, ad esempio, potrebbero essere proprio questi neuroni a inviare un segnale ai due piccoli muscoli opposti in ogni occhio che sono responsabili di far entrare più o meno luce nella pupilla. Allo stesso modo, l’uso di farmaci potrebbe favorire la stimolazione accidentale di queste cellule orexinergiche e, di conseguenza, un cambiamento nella pupilla. “Poiché i neuroni orexinergici svolgono un ruolo centrale in così tanti sistemi, il danneggiamento o la perdita di queste cellule potrebbe contribuire a molteplici disturbi neurologici. Tra questi, disturbi del sonno come la narcolessia e l’Alzheimer“, ha spiegato Nikola Grujic.
Tuttavia, in modo strano, i topi privi di neuroni orexinergici avevano comunque le pupille contratte mentre riposavano. Le loro pupille si dilatavano solo quando correvano, suggerendo che ci sia un altro sistema neuronale che controlla i sistemi di ricompensa.
In ogni caso, è un fatto che le dimensioni delle nostre pupille cambiano a causa dell’eccitazione neuronale. Quindi, non abbiamo bisogno di luce per far espandere o contrarre i nostri occhi come quelli di un gatto, abbiamo solo bisogno di un po’ di sforzo mentale. Una notizia quantomeno curiosa, perché significa che un giorno potremmo anche cambiare le dimensioni delle nostre pupille a nostra volontà.
