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Ricerche

Il cervello può dimenticare volutamente durante la fase REM (sogni) del sonno

anatomy of sleep parts of brain involvedLe parti del cervello coinvolte nel sonno (Fonte: National Institute of Neurological Disorders and Stroke)

Il sonno REM (rapid eye movement, movimento rapido oculare), è quel periodo affascinante in cui facciamo la maggior parte dei sogni. Ora, in uno studio su topi, un team di ricercatori giapponesi e statunitensi ha dimostrano che può anche essere un momento in cui il cervello dimentica volutamente.


I loro risultati suggeriscono che dimenticare durante il sonno può essere il compito di neuroni presenti in profondità nel cervello, che in precedenza si sapeva che producono un ormone che stimola l'appetito. Lo studio è stato finanziato dal National Institute of Neurological Disorder and Stroke (NINDS), una parte dei National Institutes of Health.


“Vi siete mai chiesti perché ci dimentichiamo molti dei nostri sogni?”, ha dichiarato Thomas Kilduff PhD, direttore del Centro di Neuroscienze di SRI International di Menlo Park in California, e autore senior dello studio pubblicato su Science. “I nostri risultati suggeriscono che lo sparo di un particolare gruppo di neuroni durante il sonno REM controlla se il cervello ricorda nuove informazioni dopo una buona notte di sonno”.


La fase REM fa parte dei cicli del sonno che il corpo esegue ogni notte. La prima volta avviene circa 90 minuti dopo essersi addormentati ed è caratterizzata da occhi guizzanti, frequenze cardiache più alte, arti paralizzati, onde cerebrali risvegliate e sogni.


Sleep patternDa più di un secolo, gli scienziati stanno esplorando il ruolo del sonno nella conservazione dei ricordi. Mentre molti hanno dimostrato che il sonno aiuta il cervello a immagazzinare nuovi ricordi, altri, compreso Francis Crick, co-scopritore della doppia elica del DNA, hanno sollevato la possibilità che il sonno - in particolare il sonno REM - può essere un momento in cui il cervello elimina attivamente, o dimentica, le informazioni in eccesso.


Inoltre, recenti studi effettuati su topi hanno dimostrato che durante il sonno - compreso quello REM - il cervello taglia selettivamente delle connessioni sinaptiche create tra neuroni che sono coinvolti in alcuni tipi di apprendimento. Tuttavia, fino a questo studio, nessuno aveva mostrato come questo potrebbe accadere.


“Comprendere il ruolo del sonno nella dimenticanza può aiutare i ricercatori a capire meglio una vasta gamma di malattie relative alla memoria come il disturbo da stress post-traumatico e il morbo di Alzheimer”, ha detto Janet He PhD, direttrice di programma al NINDS. “Questo studio fornisce la prova più diretta che il sonno REM può avere un ruolo nel modo in cui il cervello decide quali memorie immagazzinare”.


Il laboratorio del Dott. Kilduff e quello del suo collaboratore Akihiro Yamanaka PhD alla Nagoya University in Giappone, hanno messo anni a esaminare il ruolo di un ormone chiamato ipocretina/orexina nel controllo del sonno e della narcolessia. La narcolessia è un disturbo che induce le persone a sentirsi eccessivamente sonnolenti di giorno e, talvolta, a sperimentare cambiamenti che ricordano il sonno REM, come la perdita del tono muscolare degli arti e allucinazioni. I loro laboratori, e altri, hanno contribuito a dimostrare che la narcolessia può essere legata alla perdita di neuroni che producono ipocretina/orexina nell'ipotalamo, una zona delle dimensioni di un arachide in profondità nel cervello.


In questo studio, il Dott. Kilduff ha lavorato con il laboratorio del Dott. Yamanaka e di quello di Akira Terao PhD della Hokkaido University di Sapporo in Giappone, per esaminare le cellule vicine che producono l'ormone che concentra la melanina (MCH, melanin concentrating hormone), una molecola nota per essere coinvolta nel controllo sia del sonno che dell'appetito.


In accordo con studi precedenti, i ricercatori hanno scoperto che la maggioranza (52,8%) delle cellule MCH ipotalamiche sparava quando i topi erano nel sonno REM, mentre circa il 35% sparava solo quando i topi erano svegli e circa il 12% sparava entrambe le volte.


Hanno anche trovato indizi che suggeriscono che queste cellule possono avere un ruolo nell'apprendimento e nella memoria. Le registrazioni elettriche e gli esperimenti di tracciamento hanno dimostrato che molte delle cellule MCH ipotalamiche inviavano messaggi inibitori (tramite lunghi assoni filamentosi) verso l'ippocampo, il centro di memoria del cervello.


“Da studi precedenti fatti in altri laboratori, sapevamo già che le cellule MCH sono attive durante il sonno REM. Dopo aver scoperto questo nuovo circuito, abbiamo pensato che queste cellule potrebbero aiutare il cervello a immagazzinare i ricordi“, ha detto il dott. Kilduff.


Per testare questa idea, i ricercatori hanno usato vari strumenti genetici per accendere e spegnere i neuroni MCH nei topi durante i test di memoria. In particolare, hanno esaminato il ruolo che hanno le cellule MCH nella ritenzione, il periodo che segue l'apprendimento di qualcosa di nuovo, ma prima che la nuova conoscenza sia memorizzata, o consolidata, nella memoria a lungo termine. Gli scienziati hanno usato diversi test di memoria tra cui uno che ha valutato la capacità dei topi a distinguere tra oggetti nuovi e familiari.


Con loro sorpresa, hanno scoperto che “accendere” le cellule MCH durante la ritenzione, peggiorava la memoria, mentre spegnerle migliorava i ricordi. Per esempio, attivando le cellule si riduceva il tempo passato dai topi ad annusare i nuovi oggetti rispetto a quelli familiari, ma spegnendo le cellule si otteneva l'effetto opposto.


Ulteriori esperimenti hanno suggerito che i neuroni MCH svolgono questo ruolo esclusivamente durante il sonno REM. I topi hanno ottenuto risultati migliori nei test di memoria quando i neuroni MCH sono stati spenti durante il sonno REM. Al contrario, spegnendo i neuroni mentre i topi erano svegli, o in altre fasi del sonno, non si ha avuto alcun effetto sulla memoria.


“Questi risultati suggeriscono che i neuroni MCH aiutano il cervello a dimenticare attivamente le informazioni nuove, forse senza importanza”, ha detto il dott. Kilduff. “Dal momento che si ritiene che i sogni si verifichino soprattutto durante il sonno REM, la fase del sonno in cui le cellule MCH sono accese, l'attivazione di queste cellule può impedire di memorizzare il contenuto di un sogno nell'ippocampo. Di conseguenza, si dimentica rapidamente il sogno”.


In futuro, i ricercatori prevedono di esplorare se questo nuovo circuito ha un ruolo nei disturbi del sonno e della memoria, come l'Alzheimer.

 

 

 


Fonte: NINDS (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Shuntaro Izawa, Srikanta Chowdhury, Toh Miyazaki, Yasutaka Mukai, Daisuke Ono, Ryo Inoue, Yu Ohmura, Hiroyuki Mizoguchi, Kazuhiro Kimura, Mitsuhiro Yoshioka, Akira Terao, Thomas S. Kilduff, Akihiro Yamanaka. REM sleep–active MCH neurons are involved in forgetting hippocampus-dependent memories. Science, 2019, DOI

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