Ricerche

E' assodato che l'apprendimento si basa sul rafforzamento o sull'indebolimento dei contatti tra le cellule nervose nel cervello. Tuttavia, questo è superato da nuove scoperte della ricerca in atto all'Università di Lund in Svezia.

Queste indicano che esiste anche un terzo meccanismo, una sorta di funzione-orologio che dà ad ogni singola cellula nervosa la possibilità di cronometrare le proprie reazioni.

"Questo implica un notevole aumento della capacità di apprendimento del cervello. Le cellule che abbiamo studiato controllano il riflesso corneale, ma ci sono molte cellule dello stesso tipo che controllano dei processi completamente diversi. È quindi probabile che il meccanismo di temporizzazione che abbiamo scoperto esista anche in altre parti del cervello", ha detto Germund Hesslow, professore di neurofisiologia.

Il professor Hesslow e i colleghi Fredrik Johansson e Dan-Anders Jirenhed hanno usato i «riflessi condizionati» per la ricerca. Il principio deriva dal ricercatore russo Ivan Pavlov, che, verso la fine del secolo scorso, ha istruito dei cani ad associare un certo suono con il cibo, e così essi cominciarono a sbavare appena sentivano il suono.

Nel presente esperimento, i ricercatori hanno studiato gli animali che avevano imparato ad associare un suono ad un soffio d'aria nell'occhio, che li induceva a battere le palpebre. Se il tempo tra il suono e il soffio d'aria era un quarto di secondo, gli animali battevano le palpebre dopo un quarto di secondo anche quando non c'era il soffio d'aria. Se il tempo veniva cambiato in mezzo secondo, gli animali battevano le palpebre dopo mezzo secondo, e così via.

Le teorie prevalenti nella ricerca sul cervello affermano che questo meccanismo di temporizzazione appreso è il risultato del rafforzamento o dell'indebolimento dei contatti (le sinapsi) in una rete di cellule nervose. Tuttavia, attraverso degli elettrodi super-sottili, il gruppo della Lund ha ora dimostrato che non è necessaria alcuna rete: una singola cellula può capire quando è il momento di reagire.

Le cellule che i ricercatori hanno studiato sono chiamate cellule di Purkinje e si trovano nel cervelletto. Il cervelletto è la parte del cervello responsabile della postura, dell'equilibrio e del movimento, ed i ricercatori si sono concentrati su quelle cellule che controllano il battito delle palpebre.

Questo lavoro è ricerca di base, ma le possibili applicazioni future potrebbero comprendere la riabilitazione a seguito di un ictus, che colpisce spesso i movimenti del paziente. I risultati potrebbero anche avere un impatto su condizioni come l'autismo, l'ADHD e i problemi di linguaggio, in cui si pensa che il cervelletto abbia un ruolo. "Il discorso intelligibile dipende dalla corretta tempistica, per avere pause corrette tra i suoni", ha spiegato Germund Hesslow.

Le nuove scoperte hanno già attirato l'attenzione della comunità scientifica: il ricercatore della memoria di fama internazionale Charles Gallistel è arrivato dalla Rutgers University in primavera per studiare il lavoro del gruppo. Si sta continuando a lavorare per capire quale sostanza trasmettitrice, e quale recettore sulla superficie della cellula, sono responsabili del meccanismo di temporizzazione appena scoperto.

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

Riferimenti:  Fredrik Johansson et al. Memory trace and timing mechanism localized to cerebellar Purkinje cells. PNAS, September 2014 DOI: 10.1073/pnas.1415371111

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