Ricerche

Ricercatori della Università della California di Los Angeles (UCLA) e del Regno Unito hanno scoperto che dei neuroni in una regione specifica del cervello hanno un ruolo chiave nella formazione rapida dei ricordi sugli eventi quotidiani, una scoperta che potrebbe portare a una migliore comprensione della perdita di memoria e a nuovi metodi per combattere l'Alzheimer e le altre malattie neurologiche.

Lo studio, il primo di questo tipo, ha esaminato in particolare i neuroni nel lobo temporale mediale, associati alla memoria episodica, che è la capacità del cervello di ricordare in modo cosciente eventi e situazioni sperimentati, come incontrare un vecchio amico di scuola all'opera.

La memoria episodica registra queste esperienze uniche e si basa sulla formazione molto rapida di nuove associazioni nel cervello.

Il team è riuscito a registrare singoli neuroni nel lobo temporale mediale e ha scoperto che le cellule cambiavano la loro attivazione per codificare nuove associazioni (ad esempio l'incontro con un vecchio amico di scuola a teatro) nel momento esatto di questa esperienza, ha detto l'autore senior Dr. Itzhak Fried, professore di neurochirurgia e psichiatria e scienze biocomportamentali alla David Geffen School of Medicine dell'UCLA e dell'Istituto Semel di Neuroscienze e Comportamneto Umano.

"Questo studio va al cuore del codice neurale sottostante uno degli aspetti fondamentali della cognizione e della memoria umana, cioè la formazione delle associazioni. La scoperta sorprendente è che questo codice di base è così esplicito a livello di singoli neuroni nel cervello umano", ha detto Fried. "La registrazione di tale attività, anche di una singola cellula nella moltitudine di miliardi di neuroni nel cervello di un paziente in un reparto ospedaliero, è una risultato tecnico che solo pochi posti al mondo sono in grado di realizzare".

Lo studio, apparso il 1 Luglio 2015 nella rivista peer-reviewed [a controllo dei pari] Neuron, ha coinvolto 14 pazienti con epilessia grave ospedalizzati all'UCLA, che avevano elettrodi impiantati nel cervello per identificare il focus dell'attacco epilettico per un eventuale intervento chirurgico.

Le registrazioni del cervello in questo studio, che ha identificato più di 600 neuroni del lobo temporale mediale, hanno richiesto cinque anni e consistevano nel mostrare ai pazienti coppie di immagini indipendenti, una di una persona e l'altra di un luogo, per costruire una associazione significativa che modellava la memoria episodica dell'incontro di una persona in un luogo particolare, ha detto il primo autore Matias J. Ison, docente di Bioingegneria nel dipartimento di ingegneria dell'Università di Leicester nel Regno Unito.

I pazienti hanno visto circa 100 immagini di celebrità, animali e luoghi, e il team di ricerca ha analizzato l'attività di codifica dei singoli neuroni nel cervello mentre venivano registrate le immagini. Con questa prima analisi, il team è riuscito a trovare i neuroni che hanno risposto a una o più immagini.

In una seconda analisi, il team ha creato immagini composite contestuali che mostravano una persona e un luogo, (per esempio incontrare Clint Eastwood nella Torre di Pisa), e ha seguito l'attività dei singoli neuroni mentre i pazienti apprendevano queste associazioni.

"Questo studio esamina il singolo neurone che codifica l'apprendimento di nuove associazioni contestuali nel cervello umano, e siamo riusciti a mostrare per la prima volta che la velocità con cui sono codificate associazioni complesse è compatibile con i meccanismi di base della creazione della memoria episodica", ha detto Ison. "Avevamo ipotizzato di vedere alcuni cambiamenti nel «firing» (sparo, attivazione) dei neuroni. Ma il fatto sorprendente è che questi cambiamenti sono stati drammatici, nel senso di neuroni molto silenziosi o molto attivi, e ciò si è verificato nel momento esatto dell'apprendimento".

Fried ha detto che capire le basi della formazione della memoria episodica è un problema centrale nel campo delle neuroscienze e può avere un significato clinico importante, perché questo tipo di memoria è danneggiata nei pazienti affetti da Alzheimer e altre malattie neurologiche.

"La perdita della funzione della memoria è una delle afflizioni più devastanti della condizione umana", ha detto Fried. "Questo studio che ha esaminato gli appoggi alla base della nascita delle associazioni è un passo importante per capire la base fisiologica necessaria per lo sviluppo di nuove interfacce con il cervello umano che un giorno potrebbero migliorare la vita dei pazienti neurologici con disturbi della memoria".

Fried dirige anche un grande team dell'UCLA che ora è impegnato in uno sforzo multidisciplinare per sviluppare software e hardware per un dispositivo neuro-protesico che potrebbe ripristinare la funzione della memoria episodica nei pazienti neurologici.

Lo studio conclude che "anche se la nascita dei ricordi episodici (come ricordare il contesto e la sequenza degli eventi salienti quando si incontra un amico in un particolare bar) va oltre la formazione delle associazioni contestuali, il nostro studio suggerisce un meccanismo fondamentale della plasticità neuronale che può supportare la formazione della memoria episodica".

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Ha collaborato anche Rodrigo Quian Quiroga, direttore del Centro Sistemi di Neuroscienze e responsabile di bioingegneria dell'Università di Leicester. La ricerca è stata finanziata dal National Institute of Neurological Disorder and Stroke, dal Medical Research Council, dallo Human Frontiers Science Program e dalla Mathers Foundation.