Dove vai per un buon boccone e qual è invece il posto dove non si mangia bene? Dove c'è più probabilità di divertirsi e dove invece le cose potrebbero non girare così bene?
Per ogni persona - ma anche per gli animali - le informazioni sulle esperienze piacevoli e spiacevoli sono di fondamentale importanza. I ricercatori dell'Istituto Nencki di Biologia Sperimentale di Varsavia hanno scoperto come e dove sono memorizzati i ricordi piacevoli, dimostrando che il luogo é una zona del cervello nota come nucleo centrale dell'amigdala.
I risultati ottenuti dal gruppo del Prof. Leszek Kaczmarek e della Dr. Ewelina Knapska, pubblicati sul Journal of Neuroscience, dimostrano che una singola proteina ha un ruolo chiave nel processo di memorizzazione di esperienze piacevoli. In futuro questi risultati possono aiutare a progettare trattamenti più efficaci per le dipendenze, la depressione e la schizofrenia. "Vogliamo che la nostra ricerca ci aiuti a capire la relazione tra la mente e il cervello studiando la memoria, che è di fondamentale importanza per la mente. Senza memoria non c'è la mente", spiega il Prof. Kaczmarek nel contesto della ricerca.
I neurobiologi distinguono tra diversi tipi di memoria, i cui tipi più elementari sono caratterizzati da una chiara dualità. Per esempio noi abbiamo ricordi a breve e lungo termine, dichiarativi (con riferimento ad eventi / dati) e procedurali (memoria di azioni). I ricercatori dell'Istituto Nencki si sono concentrati su un'altra dicotomia di grande importanza per ogni animale: la memoria appetitiva relativa ai ricordi di esperienze piacevoli e ai ricordi spiacevoli legati ad esperienze spiacevoli.
La ricerca sperimentale sulla memoria umana spesso si imbatte in un problema molto semplice: non ci sono volontari per gli esperimenti. Nessuno sano di mente accetterà di partecipare a esperimenti che coinvolgono la propria memoria. Fortunatamente avere una mente non è esclusivo degli esseri umani. Molte attività mentali tipiche degli esseri umani avvengono anche nella mente degli animali. Pertanto gli scienziati dell'Istituto Nencki hanno condotto i loro esperimenti sui topi.
Questi nuovi esperimenti sulla memoria sono stati condotti su topi posti in gabbie chiamate IntelliCages. In ogni angolo di tale gabbia sono state collocate due bottiglie di acqua. Al fine di ottenere l'acqua un topo deve raggiungere l'angolo e con il naso dare un colpo al cancelletto di una determinata bottiglia. A seconda del tipo di esperimento, il topo può ricevere l'acqua o un innocuo ma sgradevole soffio sul naso. Tutti i topi in gabbia hanno un chip ID individuale e quindi i ricercatori sono in grado di dire esattamente quali decisioni vengono prese da ogni topo.
Le IntelliCages permettono di condurre diversi esperimenti. Se per esempio in un angolo vengono posizionate bottiglie di acqua dolce (cioè uno stimolo appetitivo), si può indagare sull'efficacia della memoria spaziale nei topi. Sono possibili anche esperimenti più sofisticati, mettendo acqua dolce solo in una tra due bottiglie, e solo in uno degli angoli. Quindi il topo deve ricordare non solo qual è l'angolo con la bottiglia d'acqua dolce, ma anche quale delle due bottiglie contiene acqua dolce.
Venticinque anni fa ricercatori del Nencki avevano osservato cambiamenti nell'attività di un gene noto come c-fos nel nucleo della cellula nervosa durante l'apprendimento. Una delle proteine, la cui produzione è regolata da una proteina codificata dal gene c-fos, è l'enzima MMP-9 attivo all'esterno della cellula. I ricercatori hanno deciso di studiare il ruolo del MMP-9 nel memorizzare le esperienze piacevoli e spiacevoli. Per fare questo è stata condotta una serie di esperimenti su topi di controllo e su topi senza questa proteina completamente o bloccata solo selettivamente all'interno dell'amigdala centrale.
L'amigdala è una piccola struttura all'interno dell'emisfero cerebrale e si trova alla base del cervello, vicino all'ippocampo. Si compone di due gruppi di nuclei responsabili delle reazioni emotive innate e acquisite, come riso e paura.
I ricercatori sono stati sorpresi dagli esperimenti. Quando hanno posto topi di controllo nelle IntelliCages, dopo tre giorni di apprendimento, essi hanno quasi sempre scelto l'angolo con acqua dolce. I topi privi di MMP-9 si sono comportati in maniera nettamente diversa: non hanno mostrato alcuna preferenza per uno degli angoli. Nel frattempo tutti i topi hanno ricordato allo stesso modo l'angolo dove avevano ricevuto il soffio sgradevole sul naso. Inoltre, il blocco selettivo dell'MMP-9 solo nell'amigdala centrale produceva lo stesso effetto: non si memorizzava il ricordo della posizione dell'acqua dolce.
"I risultati sono chiari. Le esperienze piacevoli sono memorizzate per mezzo dei cambiamenti nella plasticità all'interno dei neuroni del nucleo centrale dell'amigdala. Allo stesso tempo, abbiamo dimostrato che una sola proteina, la MMP-9, è responsabile dell'apprendimento di esperienze piacevoli in se stesse e del memorizzarle. Allo stesso tempo, questa proteina non ha alcun impatto sulla memoria delle esperienze spiacevoli. Questi scoperte sono importanti e, a dire la verità ... molto piacevoli", dice il Prof. Kaczmarek.
I risultati della ricerca, che derivano da esperimenti condotti all'Istituto Nencki negli ultimi 25 anni, hanno un grande significato scientifico per spiegare i processi di apprendimento e memoria appetitiva, riferendosi a due ambiti apparentemente molto lontani della neurobiologia: di sistema (indagare su intere strutture neuronali come il nucleo centrale dell'amigdala) e molecolari (indagare sui processi fisici e chimici responsabili di varie funzioni delle cellule nervose, in cui partecipa la proteina MMP-9).
La ricerca sulla memoria appetitiva è stata finanziata dalla Fondazione per la Scienza Polacca.
Fonte: Nencki Institute of Experimental Biology.
Riferimenti: E. Knapska, V. Lioudyno, A. Kiryk, M. Mikosz, T. Gorkiewicz, P. Michaluk, M. Gawlak, M. Chaturvedi, G. Mochol, M. Balcerzyk, D. K. Wojcik, G. M. Wilczynski, L. Kaczmarek. Reward Learning Requires Activity of Matrix Metalloproteinase-9 in the Central Amygdala. Journal of Neuroscience, 2013; 33 (36): 14591 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.5239-12.2013
Pubblicato in Science Daily (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.
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