Ricerche

Convergenza sul nucleo accumbens degli stimoli del trasmettitore dopaminergico dall'area tegmentale ventrale (verde), una struttura del mesencefalo associata alla ricompensa e alla motivazione, e gli stimoli glutamatergici dall'ippocampo ventrale (rosso), un'area profonda all'interno del cervello che aiuta la navigazione. (Fonte: Jung et al)

Con un sofisticato sistema di scansione cerebrale, neuroscienziati della Johns Hopkins University affermano di aver riattivato con successo un circuito di memoria specifico nei topi, facendoli cercare riparo quando in realtà non era presente alcun riparo.

I ricercatori affermano che lo studio, pubblicato su Nature Neuroscience, migliora la comprensione di come i ricordi sono strutturati nel cervello dei mammiferi, e i suoi risultati potrebbero un giorno indicare nuovi modi per rallentare o prevenire la perdita di memoria che accompagna l'Alzheimer e altre malattie neurodegenerative.

In particolare, il team ha scoperto che stimolando i neuroni in due aree del cervello dei topi - il nucleo accumbens, noto anche come 'centro del piacere' del cervello responsabile della trasmisione di comportamenti dipendenti dalla dopamina e della sostanza grigia periacqueduttale dorsale (dPAG), responsabile di comportamenti difensivi - si è riattivata una 'memoria spaziale' e i topi sono stati indotti a cercare rifugio.

"Quando riattiviamo artificialmente quei circuiti di memoria nel cervello, induciamo il topo a fare la stessa cosa che aveva fatto naturalmente, anche senza gli stimoli della paura che lo fa cercare rifugio", afferma l'autore senior Hyungbae Kwon PhD, professore associato di neuroscienze della Johns Hopkins University.

Gli scienziati affermano di aver puntato a mappare quali aree del cervello sono responsabili della navigazione nell'ambiente circostante, una funzione cognitiva di alto livello tra i mammiferi, inclusi gli esseri umani. Pertanto, questi esperimenti, che hanno esaminato se possiamo riprodurre in modo casuale tali funzioni cognitive cerebrali, possono permetterci di capire come si comportano altri mammiferi e come percepiscono il loro ambiente.

Nei nuovi esperimenti, i ricercatori hanno prima permesso ai topi di laboratorio di esplorare l'ambiente circostante in una scatola con un rifugio nell'angolo. Il team ha posto una serie di segnali visivi, come triangoli, cerchi e strisce di diversi colori, per aiutare i topi a individuare il rifugio in base ai punti di riferimento vicini. I topi si sono acclimatati nell'area per sette minuti, entrando e uscendo dal rifugio.

Poi i ricercatori hanno aggiunto un segnale incombente visivo o uditivo per stimolarli a cercare rifugio, formando anche una memoria spaziale rispetto alla loro posizione e ai segnali visivi. Per marcare selettivamente i neuroni che memorizzavano il riparo, i ricercatori hanno usato un sistema di commutazione dell'espressione genica attivato dalla luce chiamato Cal-light, sviluppato da Kwon nel 2017.

Una volta che gli scienziati hanno identificato questi neuroni nel nucleo accumbens, hanno cambiato l'espressione dei geni a loro associati, riattivando la memoria di ricerca del rifugio nei topi e, insieme, attivando anche i neuroni del dPAG. Come conseguenza, i topi cercavano l'area della scatola in cui un tempo c'era il rifugio, anche se né la minaccia originale né il rifugio erano presenti.

Per arrivare a questo punto, i ricercatori hanno prima attivato selettivamente i neuroni nel nucleo accumbens e poi, separatamente, nel dPAG, per vedere se l'accensione dei neuroni in una sola area del cervello poteva causare questo comportamento. Kwon spiega:

"Sorprendentemente, abbiamo scoperto che i topi non hanno cercato rifugio quando abbiamo attivato i neuroni solo nel nucleo accumbens, e l'accensione dei neuroni nel dPAG ha fatto reagire in modo casuale i topi, ma non li ha guidati specificamente all'area in cui prima cercavano un riparo. Il sistema Cal-light ci ha permesso di marcare selettivamente una funzione specifica nel cervello, aiutandoci a mappare la memoria a livello cellulare".

Kwon afferma che, alla fine, questa ricerca potrebbe fornire una base per riattivare o progettare circuiti di memoria nelle persone con Alzheimer:

"Se comprendiamo la struttura a livello macro della memoria, potremmo essere in grado di sviluppare strategie più efficaci per prevenire o rallentare le malattie neurodegenerative con questo metodo. Speriamo di comprendere la struttura della memoria a livello cerebrale, marcando e riattivando i neuroni con funzioni diverse in diverse aree del cervello che portano ad altri comportamenti specifici. Comprendere come lavorano insieme tutti questi circuiti di memoria ci aiuterà a capire meglio la funzione del cervello".