Una nuova ricerca eseguita all'Howard Hughes Medical Institute dimostra che sono chiamate in azione parti distanti del cervello per memorizzare un singolo ricordo.

Negli studi sui topi, i ricercatori hanno scoperto che per mantenere alcuni ricordi a breve termine, la corteccia cerebrale - lo strato esterno di tessuto che si ritiene responsabile della generazione di molti pensieri e azioni - fa assegnamento su connessioni con una piccola area al centro del cervello chiamata «talamo».

Il talamo è più conosciuto come snodo che smista gli stimoli sensoriali in entrata ad altre parti del cervello per essere elaborati. Ma delle scoperte cliniche hanno suggerito che alcune parti del talamo possono avere anche un ruolo fondamentale nella coscienza e nella cognizione.

La scoperta che il talamo è necessario per memorizzare brevemente informazioni, in modo che gli animali possono agire su un'esperienza passata, dimostra che l'area ha un'influenza potente sulla funzione della corteccia, dice il leader del gruppo Karel Svoboda, che ha guidato lo studio. "Suggerisce veramente che la corteccia di per sé non può mantenere questi ricordi. Il talamo invece è un importante partecipante".

Svoboda, Shaul Druckmann e i loro colleghi hanno riferito i loro risultati nell'edizione del 11 maggio 2017 della rivista Nature.

Quando si forma un ricordo nel cervello, le attività delle cellule che memorizzano le informazioni cambiano per la durata del ricordo. Poiché i singoli neuroni non possono rimanere attivi per più di pochi millisecondi per conto proprio, dei gruppi di cellule lavorano insieme per memorizzare le informazioni. I neuroni che segnalano avanti e indietro possono sostenere l'attività l'uno dell'altro per i secondi necessari per memorizzare un ricordo di breve termine.

Svoboda vuole capire esattamente come sono formati e mantenuti tali ricordi, e anche dove sono memorizzati nel cervello. Nel suo lavoro precedente, il team ha determinato nei topi che una regione della corteccia, chiamata «corteccia motoria laterale anteriore» (ALM) è fondamentale per la memoria a breve termine. L'attività in questo settore è necessaria perché i topi possano svolgere un compito di memoria in cui ricevono un indizio sensoriale che devono ricordare per alcuni secondi prima di poter agire sull'indizio e guadagnare una ricompensa.

Svoboda e i suoi colleghi volevano capire se l'ALM memorizza questi ricordi da sola, o se altre parti del cervello lavorano insieme per farlo. L'ALM si collega a diverse altre regioni del cervello tramite connessioni a lungo raggio. Quindi bisognava indagare se una delle comunicazioni a lungo raggio dell'area fosse importante per l'archiviazione della memoria.

Zengcai Guo e Hidehiko Inagaki, ricercatori post-dottorato del laboratorio di Svoboda, hanno testato questi collegamenti uno per uno, valutando se l'interruzione dei neuroni in varie regioni del cervello interferiva con l'attività di memoria nell'ALM e la capacità degli animali di ricordare gli indizi.

I risultati erano chiari. "L'unico giocatore che perturba la memoria era il talamo", dice Svoboda. "Ed è un effetto incredibilmente drastico. Se spegni questi neuroni talamici, l'attività e i ricordi a breve termine scompaiono del tutto nella corteccia. La corteccia diventa comatosa".

In ulteriori esperimenti, il team ha scoperto che le informazioni scorrono in entrambe le direzioni tra il talamo e la porzione ALM della corteccia. "È come un gioco di ping-pong", dice Svoboda. "Una parte eccita l'altra, e quest'ultima eccita la prima, e così via e così via. Questo avanti e indietro mantiene questi schemi di attività che corrispondono al ricordo".

La scoperta mette in evidenza l'importanza funzionale dei collegamenti tra parti lontane del cervello, che Svoboda dice sono spesso trascurate, perché i neuroscienziati si concentrano sulle attività all'interno di determinate regioni. "Non ci aspettavamo che questi ricordi a breve termine siano mantenuti in un ciclo talamocorticale", dice. "Questo ci dice che questi ricordi sono distribuiti ampiamente nel cervello".