Ricerche

Cellule di memoria engram marcate di verde e rosso nella corteccia prefrontale del topo. (Fonte: Takashi Kitamura)

Anche se lo scienziato Richard Semon ha introdotto 115 anni fa il concetto di 'engramma', per porre una base neurale della memoria, le prove dirette degli engrammi hanno iniziato ad accumularsi solo di recente, quando si sono resi disponibili tecnologie e metodi sofisticati.

In una nuova revisione apparsa su Science, i professori Susumu Tonegawa del Picower Institute for Learning and Memory del MIT e Sheena Josselyn dell'Hospital for Sick Children (SickKids) e dell'Università di Toronto, descrivono i rapidi progressi che hanno fatto loro e i colleghi nel corso dell'ultima dozzina di anni per individuare, caratterizzare e anche manipolare gli engrammi, nonché le principali questioni in sospeso del campo.

Gli esperimenti sui roditori hanno rivelato che gli engrammi esistono come reti di neuroni multiscala. Un'esperienza viene memorizzata nel cervello come ricordo potenzialmente recuperabile quando i neuroni eccitati in una regione del cervello (come l'ippocampo o amigdala) sono reclutati in un insieme locale. Questi gruppi si combinano con altri in altre regioni (come la corteccia) in un 'complesso engramma'.

Fondamentale per questo processo di legatura delle cellule dell'engramma è la capacità dei neuroni di forgiare nuove connessioni circuitali, tramite procedimenti chiamati 'plasticità sinaptica' e 'formazione di spine dendritiche'. È importante sottolineare che gli esperimenti dimostrano che il ricordo inizialmente memorizzato attraverso un complesso engramma può essere recuperato con la sua riattivazione, ma può anche persistere ‘in silenzio’, anche quando i ricordi non possono essere richiamati naturalmente, per esempio nei topi modello dei disturbi della memoria come l'Alzheimer di stadio precoce.

La Josselyn, scienzata senior del SickKids, professoressa di psicologia e fisiologia dell'Università di Toronto e docente senior nel Programma Cervello, Mente e Coscienza e Tonegawa, Professore di biologia e neuroscienze, nonché ricercatore del MIT, hanno scritto:

“Più di 100 anni fa Semon stese una legge dell'engrafia. La combinazione di queste idee teoriche con i nuovi strumenti che permettono ai ricercatori di visualizzare e manipolare gli engrammi a livello di gruppi di cellule, ci permette di ottenere molte intuizioni importanti nel funzionamento della memoria.

“Per esempio, prove indicano che l'aumento sia dell'eccitabilità intrinseca che della plasticità sinaptica lavorano mano nella mano per formare engrammi, e che questi processi possono anche essere importanti nel legare la memoria, nel recuperarla e nel consolidarla”.

Per quanto ha imparato il settore, hanno scritto la Josselyn e Tonegawa, ci sono ancora importanti domande senza risposta e applicazioni potenziali non sfruttate: come cambiano gli engrammi nel corso del tempo? Come riuscire a studiare più direttamente gli engrammi e i ricordi negli esseri umani? E applicare la conoscenza degli engrammi biologici può ispirare progressi nel campo dell'intelligenza artificiale, che a sua volta potrebbe ritornare nuove intuizioni sul funzionamento degli engrammi?