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Scoperta importante sull'Alzheimer: neuroni che inducono rumore 'coprono' i ricordi

active nerve cells (cyan) and blood vessels (red) in mouse hippocampus Cellule nervose attive (ciano) e vasi sanguigni (rossi) nell'ippocampo di un topo. Fonte: DZNE / Stefanie Poll

I neuroni che sono responsabili di nuove esperienze interferiscono con i segnali dei neuroni che contengono ricordi e quindi ne disturbano il richiamo, per lo meno nei topi. Il gruppo di ricerca di Martin Fuhrmann del DZNE riferisce che i risultati di questo studio, pubblicato su Nature Neuroscience, fanno potenzialmente nuova luce sui disturbi della memoria nel morbo di Alzheimer (MA).


L'ippocampo è una regione del cervello responsabile della memoria ed è colpito presto nel MA. I neuroni dell'ippocampo rispondono alle nostre esperienze e formano reti per memorizzare questi ricordi. In tal modo, le esperienze e i contenuti appresi possono essere richiamati: possiamo ad esempio ricordare la strada verso casa o il lavoro.


Gli individui che soffrono di demenza hanno problemi a recuperare questo tipo di memoria, perché una regione specifica nell'ippocampo (CA1), responsabile della memoria spaziale, è fortemente influenzata dalla patologia di MA. Finora si pensava che i neuroni che 'contengono' un ricordo siano compromessi dalla malattia in modo tale da non riuscire ad riattivarsi e alla fine a perdere il ricordo.


A quanto pare, il processo di dimenticare durante il MA (almeno in un modello di topo) funziona in modo diverso: un gruppo di ricerca del DZNE ha studiato topi con depositi di proteine ​​nel loro cervello (placche di amiloide-beta) simili a quelle delle persone con MA. In questi topi i depositi provocano sintomi simili a quelli osservati nel MA umano. I ricercatori hanno scoperto che i neuroni responsabili della memoria erano ancora attivi nel topo malato. Tuttavia, non riuscivano più a richiamarla.

 

Segnali di altri neuroni interferiscono con la memoria

“La ragione è che i neuroni che codificano nuove esperienze disturbano i segnali dei neuroni che contengono la memoria e sovrappongono il loro segnale”, afferma il dott. Martin Fuhrmann, leader del gruppo del DZNE. “È come un segnale TV rumoroso: il quadro diventa indefinito e distorto; si potrebbero anche vedere pixel o strisce. Qualcosa di simile succede dentro il cervello del topo: i segnali interferenti sopprimono i suoi ricordi. Questo disturbo è ovviamente un risultato delle alterazioni patologiche nel cervello".


Quando i topi sani ricordano una situazione, come imparare un nuovo percorso o esplorare un nuovo ambiente, viene riattivata la rete neuronale che era attiva durante la codifica iniziale dell'esperienza. Per scoprire che cosa accade realmente a questa rete neuronale, i ricercatori hanno effettuato un esperimento: hanno lasciato topi in buona salute, e altri con patologia di tipo MA, ad esplorare un nuovo ambiente.


Con l'aiuto di uno speciale metodo di microscopia (a due fotoni in vivo) i ricercatori hanno seguito l'attività di singoli neuroni nell'ippocampo. Quando i topi sono stati esposti allo stesso ambiente pochi giorni dopo, i due gruppi si sono comportati in modo diverso: i topi sani ricordavano l'ambiente; quelli con patologia di tipo MA no, esploravano l'ambiente come se fosse stata la loro prima esperienza.


Questo è stato accompagnato da differenze di attività cerebrale. La dott.ssa Stefanie Poll, postdottorato nel laboratorio di Martin Fuhrmann e prima autrice dello studio, ha spiegato: “Nei topi malati non abbiamo trovato solo neuroni attivi che codificavano la memoria, ma anche un gruppo di neuroni attivi che conteneva nuove informazioni ambientali. Il segnale di questi ultimi che conteneva le novità ha causato una sovrapposizione che disturbava il segnale dei neuroni che avevano codificato l'esperienza“.


Per verificarlo, i ricercatori hanno impiegato una tecnica basata sulla combinazione tra molecole chimiche e genetica: la 'chemogenetica'. Con questo metodo, i neuroni che codificano la novità sono stati resi reattivi ad una specifica molecola chimica. “Applicando questa molecola, siamo riusciti a modulare l'attività di questi neuroni. Funziona come un interruttore, la molecola preme l'interruttore”, spiega Stefanie Poll.

 

Accensione e spegnimento dei neuroni contenenti novità

“In quel modo eravamo in grado di puntare specificamente i neuroni che codificano le nuove informazioni e spegnerli o accenderli, controllando la loro attività”, spiega Martin Fuhrmann. “Nei topi malati abbiamo spento questi neuroni, nel gruppo sano abbiamo fatto il contrario. In tal modo, è stato possibile da un lato di ridurre e dall'altro indurre artificialmente i rumori molesti“.


Questo è stato evidente nel comportamento del topo: “I topi con patologia di tipo MA ora riconoscevano l'ambiente di nuovo, la loro memoria è stata ripristinata. Il ricordo dei topi sani, invece, è stato compromesso dal rumore artificiale”, spiega Stefanie Poll.


Martin Fuhrmann conclude:

“I risultati di questo studio indicano un meccanismo finora sconosciuto che può contribuire al deterioramento della memoria nel MA.

“Immaginando terapie future, potremmo essere in grado di recuperare i ricordi delle persone con MA o altre malattie che incidono sul richiamo della memoria. Potremmo raggiungere questo obiettivo abbassando con metodi futuri l'attività di questi neuroni che inducono rumore.

"Inoltre, potrebbe essere forse utile per gli individui che soffrono di disturbi da stress post-traumatico. Qui, i neuroni  che inducono rumore potrebbero essere attivati artificialmente ​​per interferire con il ricordo traumatico, sovrascrivendolo.

"La questione che rimane da chiarire, se i nostri risultati possono essere tradotti negli esseri umani, deve essere risolta da altri studi“.

 

 

 


Fonte: DZNE - German Center for Neurodegenerative Diseases (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Stefanie Poll, Manuel Mittag, Fabrizio Musacchio, Lena Justus, Eleonora Ambrad Giovannetti, Julia Steffen, Jens Wagner, Lioba Zohren, Susanne Schoch, Boris Schmidt, Walker Jackson, Dan Ehninger & Martin Fuhrmann. Memory trace interference impairs recall in a mouse model of Alzheimer’s disease. Nature Neuroscience, 8 June 2020, DOI

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