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Il ritmo che rende permanente la memoria



Il ritmo che rende permanente la memoriaL'inibizione a livello delle sinapsi è la chiave per rendere permanenti i ricordi. Sharp wave ripples=Increspature acute dell'onda, Inhibitory signal=segnale inibitorio, Excitatory signal=segnale eccitatorio (Immagine: IST Austria)Ogni volta che impariamo qualcosa di nuovo, la memoria ha bisogno non solo di essere acquisita, ma anche stabilizzata con un processo chiamato 'consolidamento della memoria'.


Si ritiene che le onde cerebrali abbiano un ruolo importante in questo processo, ma finora era ancora sconosciuto il meccanismo sottostante che determina la forma e il ritmo.


Uno studio appena pubblicato su Neuron dimostra che una delle onde cerebrali importanti per consolidare la memoria è dominata dall'inibizione sinaptica.


Le cosiddette 'increspature delle onde acute' (SWR-Sharp Wave Ripples) sono uno dei tre tipi di onde cerebrali provenienti dall'ippocampo. Il nuovo studio, una collaborazione tra i gruppi di ricerca dei professori Peter Jonas e Jozsef Csicsvari dell'Istituto di Scienza e Tecnologia Austria (IST Austria), ha scoperto il meccanismo che genera questa oscillazione di attività neuronale nei topi.


L'autore professor Peter Jonas spiega: "I nostri risultati fanno luce sui meccanismi alla base di questa oscillazione della rete ad alta frequenza. Poiché i nostri esperimenti ci danno informazioni sia sulla fase che sulla posizione della sottostante conduttanza, siamo riusciti a dimostrare che è l'inibizione sinaptica perfettamente sincronizzata a generare la corrente delle increspature delle onde acute".


Quando i neuroni oscillano in sincronia, la loro attività elettrica si somma, così che la misura del potenziale di campo la può rilevare. Le SWR sono tra le oscillazioni più sincrone del cervello. Il loro nome deriva dalla loro traccia caratteristica quando si misura il potenziale di campo locale: le lente onde acute hanno una forma triangolare con in cima delle increspature, o oscillazioni veloci di campo.


Si è suggerito che le SWR hanno un ruolo fondamentale nel rendere i ricordi permanenti. In questo studio, i ricercatori volevano capire se le increspature sono causate dalla modulazione temporale dell'eccitazione o dell'inibizione alle sinapsi, le connessioni tra i neuroni.


Per il professor Jozsef Csicsvari, la risposta a questa domanda è arrivata dalla fondamentale unione di diverse competenze: "Le SWR hanno un ruolo importante nel cervello, ma il meccanismo che le genera finora non era stato identificato, probabilmente anche a causa di limitazioni tecniche negli esperimenti. Abbiamo combinato l'esperienza del gruppo di Jonas di registrare in condizioni di tensione ridotta, con l'esperienza del mio gruppo di analizzare i segnali elettrici con gli animali in movimento. Questa collaborazione ha reso possibile delle misure senza precedenti e abbiamo acquisito le prime registrazioni ad alta risoluzione di correnti sinaptiche durante le SWR nei topi in movimento".


I neuroscienziati hanno scoperto che, durante le SWR, alle sinapsi aumenta la frequenza sia degli eventi eccitatori che di quelli inibitori. Ma, in termini quantitativi, l'inibizione sinaptica sovrasta l'eccitazione durante la generazione di SWR. Inoltre, l'entità degli eventi inibitori si correla positivamente con l'ampiezza delle SWR, indicando che gli eventi inibitori guidano l'oscillazione.


Gli eventi inibitori sono bloccati sulla fase dei singoli cicli delle increspature oscillatorie. Infine, i ricercatori hanno dimostrato che i cosiddetti 'interneuroni PV+' (neuroni che forniscono potenza inibitoria ad altri neuroni) sono i principali responsabili della generazione di SWR.


Gli autori propongono un modello che coinvolge due aree specifiche dell'ippocampo: CA1 e CA3. Nel loro modello le SWR sono generate da una combinazione di eccitazione tonica dalla regione CA3 e dalla inibizione fasica all'interno della regione CA1.


Jian Gan, primo autore e post-dottorato del gruppo di Peter Jonas, spiega le implicazioni per la codifica temporale di informazioni nella regione CA1: "Nel nostro modello di increspature, l'inibizione garantisce la tempistica precisa dello 'sparo' neuronale. Questo potrebbe essere di fondamentale importanza per anticipare o riprodurre le sequenze di attività neuronale, e per il consolidamento della memoria. L'inibizione può essere il giocatore cruciale per rendere permanenti i ricordi".

 

 

 


Fonte: Institute of Science and Technology Austria (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Jian Gan, Shih-ming Weng, Alejandro J. Pernía-Andrade, Jozsef Csicsvari, Peter Jonas. Phase-Locked Inhibition, but Not Excitation, Underlies Hippocampal Ripple Oscillations in Awake Mice In Vivo. Neuron, Published Online: 29/12/2016, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2016.12.018

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