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La memoria è migliorata dall'accoppiamento ippocampo-corteccia nel sonno
Scienziati francesi hanno fornito per la prima volta la prova diretta che la conservazione dei ricordi a lungo termine implica un dialogo durante il sonno tra due strutture del cervello: l'ippocampo e la corteccia.
Migliorando questo dialogo, sono riusciti a innescare il consolidamento di ricordi che altrimenti sarebbero stati dimenticati.
Questo lavoro, eseguito al Centro Interdisciplinare Ricerca in Biologia (CNRS / INSERM / Collège de France), è pubblicato su Nature Neuroscience dal 16 maggio 2016.
Dal 1950, le principali teorie sulla memoria hanno postulato che tali tracce si formano inizialmente nell'ippocampo e poi sono gradualmente trasferite alla corteccia per essere immagazzinate a lungo termine. Anche se supportata da numerosi studi sperimentali, questa ipotesi non era mai stata ancora verificata direttamente.
Per provarlo, gli scienziati hanno inizialmente registrato l'attività dell'ippocampo e della corteccia durante il sonno. Hanno trovato una correlazione tra le oscillazioni osservate in queste due strutture: quando l'ippocampo emette onde taglienti/increspature, la corteccia a sua volta emette onde delta e picchi come se fossero una serie di domande e risposte.
Per stabilire un collegamento con la memoria, gli scienziati hanno poi addestrato dei ratti a memorizzare la posizione di due oggetti identici in una stanza. Durante il test del giorno dopo, uno degli oggetti era stato spostato e i roditori dovevano determinare quale dei due. Quelli che avevano trascorso 20 minuti nella stanza il primo giorno hanno superato il test, mentre quelli che erano stati lì solo per tre minuti non ci sono riusciti.
Questa differenza era riflessa anche nell'accoppiamento ippocampale-corticale durante il sonno subito dopo l'esplorazione iniziale: l'accoppiamento era più visibile nei ratti che hanno superato il test il giorno successivo. Era quindi necessario dimostrare che questo è effettivamente il meccanismo della memorizzazione.
Gli scienziati hanno quindi sviluppato un sistema per rilevare in tempo reale le onde/increspature ippocampali e indurre l'attivazione immediata di onde delta corticali e picchi; in altre parole, per generare l'accoppiamento a richiesta tra queste due strutture.
Hanno applicato questo sistema ai ratti che erano stati allenati per soli tre minuti il primo giorno, e che pertanto si supponeva che non ricordassero la posizione degli oggetti il giorno seguente: questi roditori hanno superato il test perfettamente. Al contrario, se si introduceva un ritardo variabile tra le onde ippocampali e quelle corticali, l'effetto scompariva.
Per comprendere meglio i meccanismi in gioco, gli scienziati hanno anche registrato l'attività corticale durante l'apprendimento, il sonno e il test. Essi hanno osservato che i neuroni selezionati cambiavano la loro attività nel contesto dell'accoppiamento durante il sonno, e che il giorno dopo la corteccia rispondeva al compito diventando più attiva in prossimità dell'oggetto che era stato spostato.
Dimostrando i meccanismi sottostanti la memorizzazione a lungo termine, questo lavoro può gettare nuova luce su alcuni disturbi della memoria degli esseri umani. Si potrebbe quindi immaginare di riuscire a superare determinati deficit di memoria, se questi derivano dallo stesso meccanismo che è stato studiato qui.
Tuttavia, sarà necessario affrontare le questioni etiche legate a queste tecniche e dovranno essere affinati i metodi per permettere un'azione selettiva sui ricordi che hanno bisogno di essere rafforzati, prima di poter prevedere qualsiasi applicazione clinica. Il team ha in programma ora di chiarire il dialogo tra l'ippocampo e la corteccia, in particolare se c'è bisogno di richiamare diversi ricordi.
Fonte: CNRS (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Nicolas Maingret, Gabrielle Girardeau, Ralitsa Todorova, Marie Goutierre, Michaël Zugaro. Hippocampo-cortical coupling mediates memory consolidation during sleep. Nature Neuroscience, 2016; DOI: 10.1038/nn.4304
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