Ricerche

Circuiti cerebrali di nuova decodifica rendono i ricordi più stabili nell'ambito dell’apprendimento, secondo un nuovo studio condotto dai ricercatori di NYU Langone Health. Lo studio, pubblicato su Science, mostra che l'attività nei percorsi di segnalazione che collegano due regioni del cervello, la corteccia entorinale e la regione CA3 dell'ippocampo, aiuta i topi a codificare mappe dei luoghi nei circuiti cerebrali.

Da studi precedenti è noto che il circuito entorinale/ippocampale è cruciale sia per la formazione della memoria che per il richiamo dei ricordi, completando schemi da indizi parziali. Un richiamo affidabile richiede che le mappe dei luoghi dell'ippocampo rimangano stabili, resistendo in una certa misura ai cambiamenti nell'ambiente.

Problemi con i calcoli neurali CA3 possono portare a sintomi simili a quelli della schizofrenia o del disturbo da stress post-traumatico, dicono gli autori dello studio, dove la stabilità e la precisione dei ricordi falliscono. In questi casi, lo scoppio di un palloncino a una festa potrebbe provocare una reazione di paura congelante, poiché il cervello di un soldato ricorderebbe erroneamente l'esplosione di una bomba.

L'autrice senior dello studio Jayeeta Basu PhD, assistente prof.ssa nei Dipartimenti di Psichiatria e Neuroscienze della NYU Langone Health, ha affermato:

"Il nostro studio, concentrandosi sulla stabilità delle rappresentazioni dell'ippocampo, colma una lacuna sostanziale nella comprensione di come gli stimoli a lungo raggio controllano i circuiti neuronali essenziali per il richiamo della memoria. Una migliore comprensione dei circuiti che supportano le mappe dei luoghi può guidare la progettazione futura di trattamenti più precisi per le condizioni che influenzano la memoria".

L'attività ripetuta del circuito fissa i modelli di memoria

Il nuovo studio ruota attorno alle cellule cerebrali chiamate neuroni, che 'sparano', cioè generano rapide oscillazioni nell’equilibrio delle loro cariche positive e negative, per trasmettere segnali elettrici che coordinano pensieri e ricordi. Quando una carica raggiunge l’estremità delle estensioni (dendriti) di una cellula cerebrale, innesca il rilascio di neurotrasmettitori chimici che fluttuano attraverso lo spazio tra una cellula e la successiva (sinapsi). Dall'altro lato, si agganciano alle proteine ​​che, a seconda della loro natura, incoraggiano la cellula nervosa a valle ad attivarsi (eccitazione) o a inibire la sua attivazione, dicono i ricercatori.

Questa combinazione di eccitazione e inibizione raggiunge un equilibrio che scolpisce il 'rumore' in pensieri, un equilibrio che viene mantenuto quando il cervello non sta imparando (stato di riposo). Durante l’apprendimento, tuttavia, gli aumenti di eccitazione codificano nuovi ricordi e i modelli di attività dei neuroni determinano la specificità dei ricordi che rappresentano. La riattivazione di questi neuroni secondo uno schema prestabilito richiama una memoria specifica e produce il comportamento correlato, come un topo che impara dove si trovano le ricompense di acqua zuccherata in un labirinto rispetto a un altro.

Il fulcro dello studio attuale è sui neuroni con lunghe estensioni che coordinano l’attività tra regioni cerebrali distanti. Si sa poco su come gli stimoli cellulari a lungo raggio influenzino i circuiti locali mentre il cervello bilancia modelli stabili (di ciò che è già noto) con nuovi dati (su esperienze in costante cambiamento) per formare ricordi.

Il gruppo di ricerca ha determinato che due tipi di estensioni a lungo raggio dalla corteccia entorinale laterale alla regione CA3 segnalano contemporaneamente per stabilizzare l’attività delle reti di apprendimento delle cellule cerebrali. Nello specifico, hanno scoperto che le estensioni glutammatergiche eccitatorie a lungo raggio (LECGLU, long-range excitatory glutamatergic) e quelle GABAergiche inibitorie (LECGABA, long-range inhibitory GABAergic) aumentano l'attività di insiemi di neuroni interconnessi per supportare l'apprendimento.

Gli autori dello studio hanno esaminato le interazioni tra gli stimoli LEC a lungo raggio e i circuiti CA3 a livello di singola cellula, scoprendo che LECGLU guida l’eccitazione nel CA3 ma anche l’inibizione 'feed-forward' (∼a seguire) che regola l’attivazione, mentre LECGABA sopprime questa inibizione locale per disinibire (incoraggiare) l’attività del CA3. Questa azione combinata supporta la stabilità di CA3 innescando attività ricorrenti in determinati circuiti, codificando ricordi di luoghi.

"Questo lavoro ha analizzato il meccanismo mediante il quale il cervello stimola l'eccitazione delle cellule cerebrali a prestare maggiore attenzione a determinate informazioni sensoriali riducendo l'inibizione in microcircuiti chiave", afferma il primo autore dello studio Vincent Robert PhD, postdottorato nel laboratorio della Basu. “Il team ha dettagliato un meccanismo circuitale che mette a punto il dialogo tra eccitazione, inibizione e disinibizione al servizio della formazione della memoria dipendente dal contesto e della stabilità della mappa del luogo”.