Ricerche

Le scansioni cerebrali rivelano un processo di apprendimento mai visto prima nel centro della memoria del cervello, con implicazioni per l'Alzheimer

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Uno studio preclinico pubblicato su Nature ha trovato prove che l’ippocampo, la regione del cervello che immagazzina la memoria, riorganizza anche i ricordi per anticipare esiti futuri. I risultati dei ricercatori del Brandon Lab della McGill University (Montral/Canada) e dei loro collaboratori dell'Università di Harvard di Cambridge (Massachusetts/USA), rivelano un processo di apprendimento che finora non era mai stato osservato direttamente.

"L'ippocampo è spesso descritto come il modello interno del mondo nel cervello", ha affermato l'autore senior Mark Brandon, professore associato nel Dipartimento di Psichiatria della McGill e ricercatore del Douglas Research Center. "Quello che stiamo vedendo è che questo modello non è statico; si aggiorna giorno dopo giorno man mano che il cervello impara dagli errori di previsione. Man mano che si aspettano gli esiti, i neuroni dell'ippocampo iniziano a rispondere prima mentre imparano cosa accadrà dopo".

Una nuova visione dell’apprendimento in azione

L’ippocampo costruisce mappe dello spazio fisico e delle esperienze passate che ci aiutano a dare un senso al mondo. Gli scienziati sanno che queste mappe cambiano nel tempo man mano che cambiano i modelli di attività cerebrale, un fenomeno che attualmente si ritiene casuale. I nuovi risultati dimostrano che i cambiamenti non sono casuali, ma strutturati. I ricercatori hanno ottenuto questi risultati monitorando l’attività cerebrale nei topi mentre imparavano un compito con una ricompensa prevedibile.

"Quello che abbiamo scoperto è stato sorprendente", ha detto Brandon. “L’attività neurale che inizialmente raggiungeva il picco in corrispondenza della ricompensa si è gradualmente spostata verso momenti precedenti, fino ad apparire prima che i topi raggiungessero la ricompensa”.

Invece di affidarsi a elettrodi tradizionali, che possono tracciare i neuroni solo per brevi periodi, i ricercatori hanno impiegato nuove tecniche di scansione che fanno brillare i neuroni attivi. Il Brandon Lab è tra i primi in Canada a usare questa tecnologia, consentendo al team di seguire le cellule per diverse settimane e monitorare i cambiamenti lenti che spesso i metodi tradizionali non riescono a cogliere.

Approfondimenti sull’apprendimento e sull'Alzheimer

Forme più semplici di apprendimento tramite ricompensa sono da lungo tempo associate a circuiti cerebrali più primitivi, come notoriamente dimostrato dagli esperimenti di Ivan Pavlov, per i quali gli animali possono associare un segnale, come un campanello, al cibo. Le nuove scoperte suggeriscono che l’ippocampo supporta una versione più sofisticata di questo processo, utilizzando la memoria e il contesto per anticipare i risultati.

I malati di Alzheimer spesso faticano non solo a ricordare il passato, ma anche a imparare dall’esperienza e a prendere decisioni. Dimostrando che l'ippocampo sano aiuta a trasformare i ricordi in previsioni, lo studio offre un nuovo quadro per comprendere perché l'apprendimento e il processo decisionale sono influenzati nelle fasi iniziali della malattia e apre la porta alla ricerca su come questo segnale predittivo possa fallire e essere ripristinato.