I neurobiologi dell'Università di Toronto hanno identificato un meccanismo che consente al cervello di ricreare esperienze sensoriali vivide dalla memoria, facendo luce su come i ricordi ricchi di sensazioni vengono creati e memorizzati nel nostro cervello.

Usando l'olfatto come modello, i risultati offrono una nuova prospettiva su come i sensi sono rappresentati nella memoria e potrebbero spiegare perché la perdita dell'odorato è stata riconosciuta come un sintomo precoce del morbo di Alzheimer (MA).

"I nostri risultati dimostrano per la prima volta che gli odori che abbiamo incontrato nella nostra vita sono ricreati nella memoria", ha detto Afif Aqrabawi, un dottorando del Dipartimento di Biologia Cellulare e dei Sistemi della U of T, e primo autore di uno studio pubblicato questo mese su Nature Communications. "In altre parole, abbiamo scoperto come sei in grado di ricordare l'odore della torta di mele di tua nonna quando entri nella sua cucina".

C'è una forte connessione tra la memoria e l'olfatto - il processo di percepire e riconoscere gli odori - a causa della loro storia evolutiva comune. Esaminando questa connessione nei topi, Aqrabawi e il supervisore Professor Junchul Kim nel Dipartimento di Psicologia della U of T hanno scoperto che le informazioni su spazio e tempo si integrano all'interno di una regione del cervello, ancora poco conosciuta, importante per il senso dell'olfatto, chiamata «nucleo olfattivo anteriore» (AON).

"Quando questi elementi si combinano, si forma un ricordo cosa-quando-dove", ha dichiarato Aqrabawi. Questo è il motivo per cui, ad esempio, potresti ricordare l'odore del profumo del tuo amore (il cosa) quando pensi al primo bacio (il quando e il dove).

Curiosi della funzione del nucleo olfattivo anteriore, Aqrabawi e Kim hanno progettato una serie di test per sfruttare la preferenza dei topi per annusare i nuovi odori. "Preferiscono passare più tempo ad annusare un nuovo odore di quello che è loro familiare", ha detto Aqrabawi. "Quando perdono questa preferenza, è implicito che non ricordano più l'odore, anche se l'hanno annusato prima, quindi continuano a sentire l'odore come se fosse la prima volta".

Nel corso dell'esame della struttura e della funzione dell'AON, i ricercatori hanno scoperto un percorso neurale precedentemente sconosciuto tra esso e l'ippocampo, una struttura critica per la memoria e la rappresentazione contestuale e altamente implicata nel MA. Hanno scoperto che potevano simulare i problemi di memoria degli odori osservati nei pazienti con MA scollegando la comunicazione tra l'ippocampo e l'AON.

Mentre i topi la cui connessione ippocampo-AON è stata lasciata intatta si sono astenuti dal tornare in luoghi familiari per annusare gli odori che non erano più nuovi, quelli con una via disconnessa sono tornati ad annusare odori precedentemente odorati per lunghi periodi di tempo. Replicando la prima degenerazione dell'AON, hanno dimostrato l'incapacità del contesto 'quando-dove' di completare la funzione e fornire il 'cosa' alla memoria degli odori.

"Ciò dimostra che ora comprendiamo quali circuiti nel cervello governano la memoria episodica dell'olfatto e ora può essere usato come modello per studiare gli aspetti fondamentali della memoria episodica umana e i deficit di memoria degli odori osservati nelle condizioni neurodegenerative", ha affermato Aqrabawi.

C'è un vasto corpo di lavoro che riporta la disfunzione olfattiva - in particolare la perdita di memoria olfattiva - come sintomi della comparsa del MA. Tali deficit nella capacità di riconoscere gli odori precedono il declino cognitivo e sono correlati con il grado di malattia.

L'AON ha un coinvolgimento ben documentato nel MA, ma non si sa molto sulla sua funzione. È stato costantemente riportato tra i primi siti di neurodegenerazione, inclusa la formazione di grovigli neurofibrillari, che sono proteine ​​anormali presenti nei pazienti con MA. Per questo motivo, sono ora usati i test olfattivi nella speranza di individuare precocemente l'esordio del MA, eppure sono progettati in modo imperfetto poiché rimane sconosciuta la causa sottostante dei problemi olfattivi.

"Data la degenerazione precoce dell'AON nel MA, il nostro studio suggerisce che i deficit di odore riscontrati dai pazienti comportano difficoltà nel ricordare il 'quando' e il 'dove' sono stati rilevati gli odori", ha affermato Kim.

I ricercatori affermano che comprendendo meglio i circuiti neurali alla base della memoria degli odori, si possono sviluppare test che esaminino direttamente ed efficacemente il corretto funzionamento di questi circuiti: "Questi test potrebbero essere più sensibili alla rilevazione dei problemi rispetto a quelli richiesti ai pazienti per ricordare l'odore stesso", ha aggiunto Kim. "La motivazione per svilupparli è alta grazie alla loro somministrazione rapida, economica e facile".