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Come si formano e svaniscono i ricordi: il lavoro di gruppo dei neuroni
Come i neuroni nell'ippocampo di un topo formano e solidificano la memoria, dall'apprendimento (learning) del giorno 1-5, a quella di consolidamento (stable) del 10° giorno, al richiamo (recall) dopo 20 giorni. I colori corrispondono a posizioni uniche all'interno del nuovo luogo. Con il passare del tempo e la continua esposizione all'arena, il topo forma ricordi stabili reclutando squadre di neuroni per codificare la posizione. (Fonte: Caltech)
Perché riesci a ricordare il nome del tuo migliore amico d'infanzia che non vedi da anni ma dimentichi facilmente il nome di una persona che hai incontrato appena un momento fa? In altre parole, perché alcuni ricordi restano stabili per decenni, mentre altri svaniscono in pochi minuti?
Usando topi modello, ricercatori del Caltech hanno ora stabilito che i ricordi forti e stabili sono codificati da 'squadre' di neuroni che sparano tutti in sincronia, fornendo la ridondanza che consente a questi ricordi di persistere nel tempo. La ricerca ha implicazioni per capire come si potrebbe influenzare la memoria dopo un danno cerebrale, come ad esempio un ictus o l'Alzheimer.
Il lavoro è stato svolto nel laboratorio di Carlos Lois, professore di ricerca di biologia, ed è descritto in un articolo apparso il 23 agosto sulla rivista Science. Il team, guidato dal post dottorato Walter Gonzalez, ha sviluppato un test per esaminare l'attività neurale dei topi mentre apprendono e ricordano un nuovo posto.
Nel test, un topo è posizionato in un recinto dritto, lungo circa 1,5 m, con pareti bianche. Dei simboli unici segnano posizioni diverse lungo le pareti, ad esempio una croce in grassetto vicino all'estremità più a destra e una barra inclinata vicino al centro. Dell'acqua zuccherata (una delizia per i topi) è posizionata alle due estremità della pista.
Durante l'esplorazione del topo, i ricercatori hanno misurato l'attività di neuroni specifici nell'ippocampo del topo (la regione del cervello in cui si formano nuovi ricordi) che sono noti per codificare i luoghi.
Quando un animale era messo inizialmente nella pista, non era sicuro di cosa fare e vagava a destra e a sinistra fino a quando non si imbatteva nell'acqua zuccherata. In questo caso, quando il topo notava un simbolo sulla parete, si attivavano singoli neuroni. Ma con l'aumentare delle esperienze nel tragitto, il topo acquisiva familiarità con esso e ricordava le posizioni dello zucchero. Man mano che il tragitto diventava più familiare per il topo, sempre più neuroni si attivavano in sincronia alla vista di ogni simbolo sul muro. In sostanza, il topo stava riconoscendo dove si trovava rispetto a ciascun simbolo unico.
Per studiare come svaniscono i ricordi nel tempo, i ricercatori hanno quindi evitato di mettere i topi nel tragitto per un massimo di 20 giorni. Al ritorno nel tragitto dopo questa pausa, i topi che avevano formato forti ricordi, codificati da un numero maggiore di neuroni, ricordavano rapidamente il compito.
Anche se alcuni neuroni mostravano attività diverse, la memoria del tragitto era chiaramente identificabile nel topo durante l'analisi dell'attività di grandi gruppi di neuroni. In altre parole, l'uso di gruppi di neuroni consente al cervello di avere ridondanza e di richiamare ancora i ricordi anche se alcuni dei neuroni originali tacciono o sono danneggiati.
Gonzalez spiega:
"Immagina di avere una storia lunga e complicata da raccontare. Al fine di preservare la storia, potresti raccontarla a cinque dei tuoi amici e, occasionalmente, riunirti con tutti loro per raccontare la storia e aiutarsi a vicenda a colmare eventuali lacune di un individuo.
"Inoltre, ogni volta che racconti di nuovo la storia, potresti portare nuovi amici a impararla e quindi aiutare a preservarla e rafforzare la memoria. In modo analogo, i tuoi neuroni si aiutano a vicenda per codificare ricordi che persisteranno nel tempo".
La memoria è così fondamentale per il comportamento umano che qualsiasi suo danno può avere un forte impatto sulla nostra vita quotidiana. La perdita di memoria che si verifica nel normale invecchiamento può essere un handicap significativo per gli anziani. Inoltre, la perdita di memoria causata da diverse malattie, in particolare dall'Alzheimer, ha conseguenze devastanti che possono interferire con le routine più elementari, tra cui riconoscere i parenti o come tornare a casa.
Questo lavoro suggerisce che i ricordi potrebbero svanire più rapidamente mentre invecchiamo perché un ricordo è codificato da un minor numero di neuroni e se uno di questi neuroni fallisce, la memoria viene persa. Lo studio suggerisce che un giorno, per aiutare a prevenire la perdita di memoria, si potrebbero progettare trattamenti che inducono a reclutare un numero più elevato di neuroni per codificare un ricordo.
Lois afferma:
"Da anni, la gente sa che più si pratica un'azione, maggiori sono le possibilità di ricordarla in seguito. Ora pensiamo che ciò sia probabile, poiché più si pratica un'azione, maggiore è il numero di neuroni che la codificano.
"Le teorie convenzionali sulla memorizzazione dei ricordi postulano che rendere una memoria più stabile richiede il rafforzamento delle connessioni tra singoli neuroni. Le nostre scoperte suggeriscono invece che è l'aumento del numero di neuroni che codificano la stessa memoria a consentire al ricordo di persistere più a lungo".
Fonte: Lori Dajose in California Institute of Technology (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Walter G. Gonzalez, Hanwen Zhang, Anna Harutyunyan, Carlos Lois. Persistence of neuronal representations through time and damage in the hippocampus. Science, 23 Aug 2019, DOI
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