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Si può ripristinare la memoria perduta, riparare la neurodegenerazione?

Scienziati hanno sviluppato un modo per spegnere e accendere la memoria, letteralmente come premere un interruttore. Utilizzando un sistema elettronico che duplica il segnale neurale associato alla memoria, sono riusciti a replicare nei ratti la funzione cerebrale associata comportamento appreso a lungo termine, anche quando i topi erano stati farmacologicamente indotti a dimenticare.

"Premendo l'interruttore sull'accensione, e i topi dimenticano", ha dichiarato Theodore Berger della Viterbi School of Engineering della University of Southern California (USC), titolare della cattedra David Packard in Ingegneria e direttore del Centro Neural Engineering dell'USC.

Berger (foto a sinistra) è autore dello studio "Una protesi neurale corticale per il ripristino e il rafforzamento della memoria", che sarà pubblicato nel Journal of Neural Engineering. Il suo team ha lavorato allo studio con scienziati della Wake Forest University, basandosi sui recenti progressi nella comprensione della zona del cervello nota come ippocampo e il suo ruolo nell'apprendimento.

Nell'esperimento, i ricercatori hanno fatto imparare un lavoro ai ratti, premendo una leva piuttosto che l'altra per ricevere un premio. Utilizzando sonde elettriche collegate, il gruppo di ricerca sperimentale, guidato da Sam A. Deadwyler del Dipartimento di Fisiologia e Farmacologia della Wake Forest, ha registrato i cambiamenti nell'attività cerebrale del topo nelle due principali parti interne dell'ippocampo, note come sub-regioni CA1 e CA3. Il lavoro precedente dei ricercatori ha dimostrato che durante il processo di apprendimento, l'ippocampo converte la memoria a breve termine in memoria a lungo termine.

"In mancanza di ippocampo" ha detto Berger, "non c'è memoria a lungo termine, ma c'è ancora memoria a breve termine". La ricerca precedente ha mostrato che le aree CA1 e CA3 interagiscono per creare memoria a lungo termine. In una dimostrazione d'effetto, gli sperimentatori hanno bloccato le normali interazioni neurali tra le due aree con agenti farmacologici. Come conseguenza i ratti precedentemente addestrati non hanno più evidenziato il comportamento appreso da lungo tempo. "I ratti comunque hanno dimostrato di sapere che 'quando si preme prima a sinistra, la volta successiva si preme a destra, e viceversa' ", ha detto Berger. "E sapevano ancora, in generale, che dovevano premere le leve per l'acqua, ma potevano ricordare se avevano premuto a sinistra o a destra solo per 5/10 secondi."

Utilizzando un modello creato dal gruppo di ricerca sulle protesi guidato da Berger, i teams hanno poi proseguito sviluppando un sistema artificiale dell'ippocampo che potrebbe duplicare il modello di interazione tra CA1 e CA3. La capacità di memoria a lungo termine è ritornata ai ratti bloccati farmacologicamente, quando il team ha attivato il dispositivo elettronico programmato per duplicare la funzione di codifica della memoria. Inoltre, i ricercatori hanno continuato dimostrando che se un dispositivo protesico e i suoi elettrodi associati sono impiantati in animali con un funzionamento normale dell'ippocampo, il dispositivo potrebbe effettivamente rafforzare la memoria che è generata internamente nel cervello e migliorare la capacità di memoria dei topi normali.

"Questi studi integrati di modellazione sperimentale mostrano per la prima volta che, con informazioni sufficienti circa la codifica neurale della memoria, una protesi neurale in grado di identificare e manipolare in tempo reale il processo di codifica, può ripristinare e anche migliorare i processi mnemonici cognitivi" conclude lo studio.

I prossimi passi, secondo Berger e Deadwyler, saranno i tentativi di riprodurre i risultati dei topi sulle scimmie, con l'obiettivo di creare finalmente delle protesi che possano aiutare le vittime umane di Alzheimer, ictus o lesioni a recuperare la funzionalità cognitiva. Oltre a Deadwyler e Berger, altri autori sono Vasilis Z. Marmarelis, professore di ricerca in ingegneria biomedica del USC Viterbi, l'assistente di ricerca Song Dong, Robert E. Hampson, professore associato della Wake Forest e la laureata post-dottorato Anushka Goonawardena.

 

 


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Fonte: "A Cortical Neural Prosthesis for Restoring and Enhancing Memory." (Berger et al 2011 J. Neural Eng. 8 046017)

Pubblicato in Alzheimer's Reading Room il 17 giugno 2011 - Traduzione di Traduzione di Franco Pellizzari.

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