Ricerche

Scienziati dei NIH hanno mostrato che le onde cerebrali elettriche, chiamate increspature, possono aiutarci a richiamare le nostre esperienze passate. (Fonte: Zaghloul Lab, NIH / NINDS)

Un suono, un odore, una parola possono far fluire nella nostra mente ricordi di esperienze passate. In uno studio su pazienti con epilessia, i ricercatori del National Institutes of Health hanno scoperto che, frazioni di secondo prima che ricordiamo questi eventi, piccole onde elettriche (increspature) possono scorrere tra le parti cruciali del nostro cervello che aiutano a memorizzare i nostri ricordi, e preparano il terreno per la riuscita del richiamo.

"Abbiamo mostrato per la prima volta che le increspature potrebbero essere i substrati neurali attraverso i quali il cervello umano richiama con successo i ricordi", ha detto Kareem Zaghloul MD/PhD, neurochirurgo-ricercatore del National Institute of Neurological Disorders and Stroke ( NINDS) dei NIH e autore senior dello studio pubblicato su Science. "Questi risultati ci aiutano a capire come il cervello elabora i dettagli delle nostre esperienze passate da desti, o ricordi episodici".

Lo studio è stato guidato da Alex P. Vaz BS, studente di medicina e dottorando della Duke University di Durham/North Carolina, che stava completando la tesi di dottorato con il dott. Zaghloul. Per anni, il team del Dr. Zaghloul ha usato griglie di elettrodi impiantati chirurgicamente per registrare l'attività cerebrale elettrica di pazienti con epilessia resistente ai farmaci, arruolati in un esperimento al Centro clinico dei NIH. Le registrazioni hanno aiutato a identificare la fonte delle crisi epilettiche di un paziente, oltre a fornire un'opportunità per studiare come il cervello codifica i ricordi.

Come hanno assodato altri laboratori, il gruppo del dott. Zaghloul sapeva che i nostri ricordi episodici sono controllati dai neuroni in almeno due parti diverse del cervello, ma non sapeva esattamente come le cellule lavorassero insieme per recuperare i ricordi. Basandosi su una crescente quantità di prove, ha sospettato che potessero essere coinvolte in qualche modo le onde elettriche corte ad alta frequenza viste nelle increspature. Ad esempio, due precedenti studi sui pazienti hanno suggerito che le ondulazioni potrebbero essere importanti per consolidare la memoria durante il sonno.

Quindi, nel 2017, un gruppo ha osservato ondulazioni che fluivano simultaneamente nel 'lobo temporale mediale' (MTL) e nella neocorteccia del cervello dei ratti e che questa attività sembrava avere un ruolo nell'apprendimento. Fu allora che Vaz ebbe l'idea di cercare le increspature all'interno dell'enorme quantità di dati che il team del dottor Zaghloul aveva raccolto dai pazienti.

Rianalizzando i dati, il team ha anche trovato attività di increspature in parti chiave del cervello dei pazienti. Nello specifico, hanno visto increspature che si verificano quasi simultaneamente nella MTL e nella corteccia associativa, un'area della neocorteccia che elabora le nostre esperienze. In altre parole, quando vedevano le increspature in un'area, allora c'era una buona possibilità che le trovassero nell'altra.

Al contrario, non hanno visto alcuna evidenza di attività coordinata tra l'MTL e le aree corticali del cervello che controllano i nostri movimenti e sensazioni, suggerendo che l'attività simultanea osservata potrebbe essere correlata alla memoria episodica.

Successivamente, hanno analizzato i dati registrati mentre i pazienti facevano dei giochi di memoria. Per questo, i pazienti si sono seduti davanti a uno schermo ed è stato loro chiesto di imparare coppie di parole, come 'dito' e 'ago'. Successivamente, i loro ricordi sono stati testati facendo lampeggiare una parola sullo schermo e chiedendo al paziente di indicare la parola accoppiata.

Il team ha scoperto che l'attività simultanea di increspatura spesso si verificava alcuni millisecondi prima che un paziente ricordasse correttamente una coppia di parole. Non è stato osservato alcun coordinamento quando i pazienti hanno risposto in modo errato, né si è verificato quando i pazienti stavano apprendendo le coppie.

Infine, il team ha scoperto che la sincronizzazione dell'increspatura vista prima del corretto richiamo della memoria ha spesso innescato modelli di attività elettrica come quelli osservati nella corteccia associativa durante l'apprendimento. Diversi studi hanno dimostrato che, quando recuperiamo i ricordi, il cervello riattiva l'attività neurale che è avvenuta quando abbiamo sperimentato per la prima volta un evento.

I risultati del team hanno suggerito che le increspature coordinate tra l'MTL e la neocorteccia potrebbero essere una parte importante di tale processo. "I nostri risultati suggeriscono che l'attività di increspatura coordinata può avere un ruolo fondamentale nel riprodurre i codici neurali che stanno dietro i nostri ricordi", ha affermato il dott. Zaghloul.

Il laboratorio del Dr. Zaghloul sta attualmente esplorando questo fenomeno in modo più dettagliato e spera di capire in che modo le increspature sincronizzate possono influenzare anche altri segnali neurali e caratteristiche che sono stati collegati alla riuscita del richiamo.