Neurofisici dell'UCLA scoprono misteri del cervello nel sonno

8 Ott 2012

Neurophysicists UCLA hanno fatto una scoperta eccitante del cervello che dorme, i risultati dovrebbero fornire una maggiore comprensione su come il cervello ricorda e rivelare i fattori coinvolti nell'AlzheimerNeurofisici dell'UCLA hanno fatto una scoperta eccitante sul cervello mentre dorme; i risultati dovrebbero fornire una maggiore comprensione su come ricorda il cervello e rivelare i fattori coinvolti nell'Alzheimer.

I risultati della loro ricerca sono stati pubblicati il 7 ottobre nella edizione anticipata online della rivista Nature Neuroscience.

I ricercatori riferiscono di aver misurato, per la prima volta, l'attività durante il sonno di una regione del cervello conosciuta per il suo coinvolgimento nell'apprendimento, nella memoria, e nell'Alzheimer. Hanno scoperto che questa parte del cervello si comporta come se ricordasse qualcosa, anche sotto anestesia; ma notano che questa scoperta contrasta le teorie convenzionali sul consolidamento della memoria durante il sonno.

I ricercatori hanno misurato contemporaneamente l'attività di singoli neuroni in più parti del cervello coinvolte nella formazione della memoria. La tecnica ha permesso loro di determinare quale regione attiva altre aree del cervello e come tale attivazione si diffonde, ha spiegato l'autore senior Mayank R. Mehta, professore di neurofisica nei reparti di neurologia, neurobiologia, fisica e astronomia dell'UCLA.

I ricercatori si sono concentrati su tre regioni cerebrali collegate nei topi: neocorteccia (nuovo cervello), ippocampo (vecchio cervello), e corteccia entorinale, che è una struttura neurale intermedia che collega nuovo cervello con il vecchio. Studi precedenti hanno suggerito che l'interazione tra il vecchio e il nuovo cervello durante il sonno è fondamentale per la formazione della memoria; tuttavia, quella ricerca non ha valutato il contributo della corteccia entorinale in questa conversazione.

Il Dr. Mehta descrive la scoperta come in grado di "cambiare il gioco". Il suo team ha scoperto che la corteccia entorinale mostra quella che viene chiamata attività persistente; questa funzione è ritenuta mediatrice della memoria di lavoro durante la vita di veglia. Per esempio, entra in gioco quando le persone cercano di ricordare le cose temporaneamente, come richiamare un numero di telefono o seguire delle indicazioni. "La grande sorpresa è che questo tipo di attività persistente accade durante il sonno, più o meno per tutto il tempo", ha spiegato il dottor Mehta. Ha aggiunto: "Questi risultati sono del tutto nuovi e sorprendenti. In realtà, questa attività persistente di tipo memoria di lavoro avviene nella corteccia entorinale anche sotto anestesia".

Il Dr. Mehta ha osservato che i risultati sono significativi, perché gli esseri umani trascorrono un terzo della loro vita dormendo e la mancanza di sonno provoca effetti negativi sulla salute, incluso l'apprendimento e i problemi di memoria. Studi precedenti hanno trovato che la neocorteccia e l'ippocampo si "parlano" durante il sonno; si ritiene che questa conversazione abbia un ruolo cruciale nel fissare i ricordi, o nel consolidamento della memoria. Tuttavia, nessuno è stato in grado di interpretare la conversazione. Il Dr. Mehta ha spiegato: "Quando si va a dormire, anche se la stanza è buia e tranquilla e anche se non ci sono input sensoriali, il cervello è ancora molto attivo. Volevamo sapere perché accade questo e quali parti diverse del cervello si parlavano l'una con l'altra".

Il Dr. Mehta ha osservato che "durante il sonno le tre parti del cervello parlano tra di loro in modo molto complesso. I neuroni entorinali mostrano una attività persistente, si comportano come se stessero ricordando qualcosa, anche sotto anestesia, quando i topi non potevano percepire o annusare o sentire nulla. Sorprendentemente, questa attività persistente a volte dura più di un minuto, un lasso di tempo enorme nell'attività cerebrale, che cambia in genere su una scala di millesimi di secondo".

I ricercatori fanno notare che i loro risultati mettono in dubbio le teorie sulla comunicazione nel cervello durante il sonno, che dicono che l'ippocampo parla, o guida, la neocorteccia. La ricerca indica invece che c'è un terzo attore chiave in questo dialogo complesso, la corteccia entorinale; inoltre, la neocorteccia guida la corteccia entorinale, che a sua volta si comporta come se stesse ricordando qualcosa. Ciò, a sua volta, aziona l'ippocampo, mentre altri modelli di attività lo spengono.

"Questo è un modo completamente nuovo di pensare alla teoria del consolidamento della memoria. Abbiamo scoperto un nuovo giocatore coinvolto in questo processo e sta avendo un impatto enorme", ha osservato il dottor Mehta. Ha aggiunto: "E il terzo giocatore è guidato dalla neocorteccia e non dall'ippocampo. Questo suggerisce che tutto ciò che accade durante il sonno non avviene come si pensava. Ci sono più giocatori coinvolti e quindi il dialogo è molto più complesso, e la direzione della comunicazione è l'opposto di quello che si pensava". Egli ipotizza che questo processo si verifica durante il sonno, come un modo per riordinare i ricordi e cancellare le informazioni elaborate nel corso del giorno, ma che sono irrilevanti. In questo modo i ricordi importanti diventano più salienti e facilmente accessibili. Da notare che l'Alzheimer inizia nella corteccia entorinale e i pazienti hanno il sonno alterato, così i risultati di Mehta potrebbero avere implicazioni in quel campo.

Il Dr. Mehta e i suoi colleghi hanno unito le forze con il Dipartimento di Fisica dell'UCLA e chi segue: Thomas Hahn e Sven Berberich dell'Università di Heidelberg e del Max Planck Institute per la ricerca medica; e James McFarland della Brown University. Questi ricercatori hanno in programma ulteriori studi su questa attività cerebrale per scoprire i meccanismi dietro di essa e determinare se influenza le conseguenti prestazioni comportamentali.

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Pubblicato da Robin Wulffson, MD in Examiner.com il 7 Ottobre 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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