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Ricerche

Le neuroscienze che permettono di trovare le chiavi

Ti sei mai trovato a spremerti il cervello un Lunedì mattina per ricordare dove hai messo le chiavi della macchina?

Quando le trovi, puoi ringraziare l'ippocampo, una regione del cervello responsabile della conservazione e del recupero dei ricordi di diversi ambienti, ad esempio quello della stanza dove erano nascoste, in un luogo insolito, le chiavi.


Ricercatori del Salk hanno scoperto come il cervello
registra i ricordi simili, ma distinti. Questa immagine
al microscopio mostra l'attività neurale nel giro
dentato, una sottosezione dell'ippocampo, dove
gruppi distinti di cellule sono attivi durante episodi
di apprendimento (verde) e di recupero dei ricordi
(rosso). (Credit: Courtesy of Wei Deng, Salk
Institute for Biological Studies)

Ora, scienziati del Salk Institute for Biological Studies contribuiscono a spiegare in che modo il cervello tiene traccia degli ambienti incredibilmente ricchi e complessi dove le persone girano quotidianamente.


Hanno scoperto come il giro dentato, una sub-area dell'ippocampo, aiuta a mantenere separati i ricordi di eventi e ambienti simili, una scoperta che hanno riferito il 20 Marzo su eLife. I risultati, che chiariscono come il cervello immagazzina e distingue tra i ricordi, può anche aiutare a identificare il modo in cui malattie neurodegenerative, come l'Alzheimer, privano le persone di queste abilità.


"Ogni giorno dobbiamo ricordare le sottili differenze tra lo stato delle cose oggi, rispetto a quello di ieri: da dove abbiamo parcheggiato la macchina, al punto in cui abbiamo lasciato il cellulare"
, dice Fred Gage H., autore principale dello studio e docente "Vi and John Adler" per la Ricerca sul malattie neurodegenerative legate all'età al Salk. "Abbiamo scoperto come il cervello fa queste distinzioni: memorizzando separate "registrazioni" di ogni ambiente nel giro dentato".


Il processo di prendere ricordi complessi e convertirli in rappresentazioni che sono confuse meno facilmente è chiamato separazione del modello. Modelli computazionali della funzione cerebrale suggeriscono che il giro dentato aiuta ad attuare la separazione del modello dei ricordi, attivando diversi gruppi di neuroni, quando un animale è in ambienti diversi. Tuttavia, studi di laboratorio precedenti hanno scoperto che in realtà le stesse popolazioni di neuroni nel giro dentato sono attivi in diversi ambienti, e le cellule distinguono i nuovi ambienti modificando il ritmo di invio degli impulsi elettrici. Questa discrepanza tra le previsioni teoriche e i risultati di laboratorio ha disorientato i neuroscienziati e oscurato la comprensione della formazione e del recupero dei ricordi.


Per esplorare in profondità questo mistero, gli scienziati del Salk hanno confrontato il funzionamento del giro dentato del topo con un'altra regione dell'ippocampo, la CA1, utilizzando tecniche di laboratorio per monitorare l'attività dei neuroni in punti temporali diversi.


Inizialmente i ricercatori hanno preso i topi dalla loro camera originale e li hanno messi in una nuova camera perchè vedessero un nuovo ambiente (episodio 1). Nel frattempo, hanno registrato quali neuroni dell'ippocampo erano attivi quando gli animali rispondevano al nuovo ambiente. Successivamente, i topi sono stati riportati nella stessa nuova camera per misurare il richiamo dei ricordi o ad una camera leggermente modificata per misurare la discriminazione (episodio 2). I neuroni attivi nell'episodio 2 sono stati marcati per determinare se i neuroni attivati nell'episodio 1 erano stati usati nello stesso modo per il richiamo e per la discriminazione delle piccole differenze tra gli ambienti.


Quando i ricercatori hanno confrontato l'attività neurale nei due episodi, hanno scoperto che le sottoregioni giro dentato e CA1 funzionano in modo diverso. Nella CA1, gli stessi neuroni che erano attivi durante l'episodio iniziale di apprendimento erano stati attivati anche quando i topi hanno recuperato i ricordi. Nel giro dentato, invece, erano attivi gruppi distinti di cellule durante gli episodi di apprendimento e di recupero. Inoltre, esporre i topi a due ambienti sottilmente diversi ha attivato due distinti gruppi di cellule nel giro dentato.


"Questa scoperta supporta le previsioni dei modelli teorici secondo i quali si attivano diversi gruppi di cellule durante l'esposizione ad ambienti simili, ma distinti", dice Wei Deng, ricercatore post-dottorato al Salk e primo autore dello studio. "Questo contrasta con i risultati di precedenti studi di laboratorio, forse perché hanno considerato sub-popolazioni diverse di neuroni nel giro dentato".


I risultati dei ricercatori del Salk suggeriscono che richiamare un ricordo, ad esempio la posizione delle chiavi perse, non sempre comporta la riattivazione degli stessi neuroni che erano attivi durante la codifica. Ancora più importante, i risultati indicano che il giro dentato esegue la separazione del modello utilizzando popolazioni diverse di cellule per rappresentare memorie simili, ma non identiche.


I risultati aiutano a chiarire i meccanismi che sono alla base della formazione della memoria e a far luce su sistemi che sono interrotti da lesioni e malattie del sistema nervoso.

 

 

 

 


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Fonte: Salk Institute for Biological Studies, via Newswise.

Riferimento: Wei Deng, Mark Mayford, Fred H Gage. Selection of distinct populations of dentate granule cells in response to inputs as a mechanism for pattern separation in mice. eLife, 2013; 2 DOI: 10.7554/eLife.00312.

Pubblicato in Science Daily il 20 Marzo 2013 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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