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Ricerche

Il GPS del cervello non si ferma mai: nemmeno nel sonno profondo

Il GPS del cervello non si ferma mai: nemmeno nel sonno profondo

I ricercatori del Langone Medical Center della New York University hanno scoperto che le cellule cerebrali che aiutano a percepire la direzione sono elettricamente attive durante il sonno profondo come lo sono durante il tempo di veglia e ricevono segnali visivi e vestibolari che le guidano.


Tali informazioni potrebbero essere utili nel trattamento dei problemi di orientamento, uno dei primi sintomi gravi dell'Alzheimer e di altri disturbi neurologici.


In un rapporto sul loro lavoro nei topi, pubblicato ieri sulla rivista Nature Neuroscience, i ricercatori comunicano di aver scoperto che i neuroni che puntano alla direzione, continuano a codificare la direzione "virtuale" del loro sguardo durante il sonno.


In effetti, durante il sonno REM (Rapid Eye Movement - movimento rapido dell'occhio, una fase nota per l'intensa attività onirica degli esseri umani e durante la quale l'attività elettrica del cervello è virtualmente indistinguibile dalla veglia) l'«ago» della bussola del cervello dei topi si è mosso sorprendentemente alla stessa velocità di quella osservata durante la veglia. Durante i periodi ad onda lenta di sonno, [l'ago] ha mostrato un'accelerazione 10 volte maggiore dell'attività, come se i topi girassero la testa 10 volte più velocemente rispetto a quando sono svegli.


"Sappiamo da tempo che il cervello è al lavoro durante il sonno", dice il ricercatore senior dello studio Gyorgy Buzsaki, MD, PhD, professore di Scienze Neurali al NYU Langone e del suo Istituto di Neuroscienze. "Ma ora sappiamo come lavora in uno dei sensi apparentemente più semplici (l'orientamento) che è il nostro senso di dove guardare in un dato spazio. Il senso di orientamento è una parte essenziale del nostro sistema di navigazione, dal momento che può ripristinare istantaneamente la nostra bussola interna e le mappe, come, per esempio, quando usciamo dalla metropolitana e cerchiamo di orientarci".


E aggiunge ancora: "Scoprire che l'attività dei neuroni di direzione ha schemi coordinati durante il sonno (come sostituto dei cambi di sguardo nella navigazione animale) dimostra gli sforzi del cervello per esplorare e coordinare attivamente le sue attività anche quando è sganciato dalle sue interazioni con l'ambiente".


Buzsaki dice che i risultati confermano ulteriormente la sua teoria che il cervello dei mammiferi non aspetta passivamente di ricevere input sensoriali, ma li persegue attivamente, proprio come il senso attivo di direzionalità persiste durante il sonno nei topi.


Per lo studio su due anni, i ricercatori hanno videoregistrato i movimenti della testa di topo e hanno registrato l'attività elettrica nelle aree di orientamento degli animali che dormivano, in particolare nelle regioni del nucleo oftalmico antero-dorsale e postsibiculum del cervello. Queste registrazioni sono state poi confrontate con le letture simili effettuate negli stessi topi mentre erano svegli e giravano in vari ambienti.


Adrien Peyrache, PhD, borsista post-dottorato e autore principale dello studio, conclude inoltre che "l'attività coordinata durante la maggior parte del sonno probabilmente rappresenta un consolidamento di luoghi, eventi e tempi, una sorta di sistema di copia di riserva della navigazione nel cervello, durante la quale il cervello memorizza una mappa nella memoria".


Buzsaki dice che il team di ricerca ha intenzione di monitorare altre parti del cervello di topo coinvolte in forme più complesse di comportamenti, per vedere se sono al lavoro modelli simili di attività neurali. I ricercatori hanno anche in programma esperimenti per verificare se l'orientamento e la navigazione possono essere controllati elettricamente e previsti in anticipo.

 

*****
Il sostegno finanziario per lo studio è stato fornito dal National Institutes of Health e dalla National Science Foundation. Ulteriori risorse finanziarie sono state fornite dallo Human Frontier Science Program e dalla European Molecular Biology Organization.

Oltre ai Drs. Buzsaki e Peyrache, hanno collaborato Marie Lacroix, PhD, e Peter Petersen, PhD.

 

 

 

 

 


Fonte: NYU Langone Medical Center (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti:  Adrien Peyrache, Marie M Lacroix, Peter C Petersen, György Buzsáki. Internally organized mechanisms of the head direction sense. Nature Neuroscience, 2015; DOI: 10.1038/nn.3968

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