Ricerche

Scienziati del Salk Institute hanno creato un nuovo modello di memoria che spiega come i neuroni trattengono dei ricordi selezionati per alcune ore dopo un evento.

Questa nuova cornice fornisce un quadro più completo sul funzionamento della memoria, ed è in grado di guidare la ricerca su disordini come il Parkinson, l'Alzheimer, lo stress post-traumatico e le difficoltà di apprendimento.

"I modelli precedenti di memoria erano basati su modelli di attività veloce", spiega Terrence Sejnowski, docente «Francis Crick» al Salk e ricercatore del Howard Hughes Medical Institute. "Il nostro nuovo modello di memoria rende possibile integrare esperienze nel giro di ore piuttosto che momenti".

Negli ultimi decenni, i neuroscienziati hanno svelato molto del modo in cui vengono memorizzati i ricordi a lungo termine. Per gli eventi significativi (per esempio essere morsi da un cane), viene rapidamente prodotto un certo numero di proteine nelle cellule cerebrali attivate, per creare nuovi ricordi. Alcune di queste proteine si soffermano per qualche ora in luoghi specifici di neuroni specifici prima di degradarsi. Questa serie di eventi biochimici ci permette di ricordare dettagli importanti sul quel caso, ad esempio, nel caso del morso: quale cane, dove si trovava e così via.

Un problema che gli scienziati hanno avuto con la modellazione della memoria è spiegare il motivo per cui solo certi dettagli e non tutto quello che appare in quella finestra di 1-2 ore è ricordato con forza. Integrando i dati dalla letteratura precedente, Sejnowski e il primo autore Cian O'Donnell, ricercatore post-dottorato del Salk, hanno sviluppato un modello che collega le scoperte sia delle osservazioni molecolari che di quelle dei sistemi della memoria per spiegare come funziona questa finestra di memoria di 1-2 ore. Il lavoro è dettagliato sull'ultimo numero di Neuron.

Usando la modellazione computazionale, O'Donnell e Sejnowski mostrano che, nonostante le proteine siano a disposizione di diversi neuroni in un dato circuito, i ricordi vengono mantenuti quando degli eventi successivi attivano gli stessi neuroni dell'evento originale. Gli scienziati hanno scoperto che il posizionamento spaziale delle proteine sia in neuroni specifici che in aree specifiche di questi neuroni predice quali ricordi vengono registrati. Questo quadro spaziale schematizzante predice con successo la conservazione della memoria poichè si sovrappongono una funzione matematica di tempo e luogo.

"Questo studio collega quello che succede nella formazione della memoria a livello cellulare al livello dei sistemi", spiega O'Donnell. "Che quella finestra di tempo sia importante è stato già stabilito; abbiamo lavorato su come il contenuto potrebbe anche determinare se le esperienze sono ricordate o meno. Abbiamo dimostrato che un insieme di idee è coerente e sufficiente a spiegare qualcosa nel mondo reale".

Il nuovo modello fornisce anche un quadro di riferimento potenziale per capire come la generalizzazione dai ricordi viene elaborata durante i sogni. Anche se si sa ancora molto poco sul sonno, la ricerca suggerisce che i ricordi importanti della giornata sono spesso trasferiti attraveso il cervello, dalla custodia temporanea dell'ippocampo, allo spazio di archiviazione più a lungo termine della corteccia. I ricercatori hanno osservato che la maggior parte di questa memoria si forma durante il sonno non-sogno.

Non si sa ancora se, e come, avviene l'immagazzinaggio o il consolidamento della memoria durante i sogni. Tuttavia il modello di O'Donnell e Sejnowski suggerisce che una certa parte della memoria viene conservata durante i sogni. "Durante il sonno c'è una riorganizzazione della memoria; si rafforzano alcuni ricordi e si perdono quelli che non servono più", dice O'Donnell. "Inoltre, le persone imparano delle astrazioni mentre dormono, ma non c'era nessuna idea di come i processi di generalizzazione avvengono a livello neurale".

Applicando i loro risultati teorici all'attività sovrapposta all'interno della finestra di 1-2 ore, se ne sono usciti con un modello teorico sul modo di funzionamento del processo di astrazione della memoria durante il sonno.

Fonte:  Salk Institute for Biological Studies  (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti:  Cian O’Donnell, Terrence J. Sejnowski. Selective Memory Generalization by Spatial Patterning of Protein Synthesis. Neuron, 2014; 82 (2): 398 DOI: 10.1016/j.neuron.2014.02.028

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