La retropropagazione neurale è il nome dato al fenomeno di un impulso che si muove all’indietro attraverso un circuito neurale. Mentre i potenziali d’azione di solito viaggiano dalla cellula – iniziando specificamente nel punto della collinetta dell’assone – giù per l’assone fino ai bottoni terminali che formano sinapsi con le cellule riceventi, un potenziale d’azione che si propaga all’indietro si sposta effettivamente all’indietro per diffusione di ioni in ingresso, causando tensione- canali ionici gated per aprire l’assone invece di abbassarlo. Di solito, la retropropagazione neurale ha un breve raggio di effetti, ma ha il potenziale per viaggiare attraverso un intero circuito neurale.
Un potenziale d’azione in un neurone viene avviato alla collinetta dell’assone, che si trova dove l’assone incontra il soma di una cellula neurale. La maggior parte dei neuroni ha un singolo assone che può biforcarsi molte volte. Questo neurite è il processo che invia segnali dalla cellula, mentre i dendriti, che sono gli altri neuriti su un neurone, sono comunemente processi che ricevono segnali. La retropropagazione neurale è regolata da canali ionici nell’assone e sul corpo cellulare.
Un assone funziona nel suo ruolo di condurre potenziali d’azione dalla collinetta assone ai punti terminali dell’assone, chiamati bottoni terminali, aprendo canali nella membrana assonale che consentono ioni caricati positivamente nella cellula, depolarizzandola e causando canali voltaggio-dipendenti aprire. I canali voltaggio-dipendenti consentono ulteriori ioni caricati positivamente nella cellula, come calcio e potassio. Quando una cellula perde il suo potenziale di riposo di -70 mV e si depolarizza a causa delle cariche positive degli ioni in ingresso, “spara” e rilascia vescicole piene di neurotrasmettitori dai bottoni terminali all’estremità di un assone.
La propagazione del segnale funziona come i canali ionici lungo un assone provocano l’apertura di altri canali vicini, ma questa propagazione del segnale può muoversi nella direzione inversa e quando lo fa, viene definita retropropagazione neurale. Questo processo si verifica quando un potenziale d’azione viene avviato nella collinetta dell’assone e, mentre potrebbe procedere lungo l’assone come al solito, conduce anche un segnale nella direzione opposta, causando la depolarizzazione del corpo cellulare, comprese le sinapsi e i segmenti di dendrite vicini. Quando un segmento dendritico viene depolarizzato, le densità postsinaptiche situate all’interno di quella regione rispondono in modo diverso ai segnali in arrivo da altri neuroni. Alcune possibili conseguenze della retropropagazione neurale includono fenomeni come l’inibizione dendro-dendritica e una modifica del potenziale di membrana, che può modificare le proprietà di scarica cellulare.
La plasticità sinaptica come il potenziamento a lungo termine (LTP) e la depressione a lungo termine (LTD) sono associate alla retropropagazione neurale perché un segnale di retropropagazione modifica i segnali in arrivo. Sebbene il concetto possa sembrare elementare, la nozione di cambiamento del comportamento futuro basato sull’esperienza passata è una possibile definizione di apprendimento. In un certo senso, quindi, si potrebbe dire che la retropropagazione neurale consente alle singole cellule di “imparare” a livello molecolare. La retropropagazione neurale è spesso osservata nella neocorteccia, nell’ippocampo e in altre regioni del cervello spesso associate alla memoria, all’apprendimento o ad un alto grado di plasticità neurale.