Dei ricercatori della National University of Singapore, guidati dai prof. Camilo Libedinsky e Shih-Cheng Yen, hanno scoperto che una popolazione di neuroni nel lobo frontale del cervello contiene informazioni stabili della memoria a breve termine, all'interno di un'attività neurale che cambia dinamicamente.

Questa scoperta potrebbe avere conseguenze di vasta portata per capire la capacità degli organismi di eseguire più operazioni mentali contemporaneamente, come per esempio ricordare, prestare attenzione e prendere una decisione, usando un cervello di dimensioni limitate.

I risultati di questo studio sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications il 1 novembre 2019.

Mappare la memoria a breve termine nel lobo frontale

Nel cervello umano, il lobo frontale ha un ruolo importante per elaborare la memoria a breve termine,  che ha una bassa capacità di conservare le informazioni. “Di solito può contenere solo da 6 a 8 elementi. Si pensi ad esempio alla nostra capacità di ricordare un numero di telefono per pochi secondi: questo processo impiega la memoria a breve termine“, ha spiegato il prof. Libendisky.

Qui, i ricercatori della NUS hanno studiato come il lobo frontale rappresenta le informazioni della memoria a breve termine, misurando l'attività di molti neuroni. Studi precedenti dei ricercatori avevano dimostrato che se si induce una distrazione nel corso del periodo di mantenimento del ricordo, essa cambia il codice usato dai neuroni del lobo frontale che codificano il ricordo.

“Questo è controintuitivo, poiché la memoria era stabile, ma il codice cambiava. In questo studio, abbiamo risolto questo enigma“, ha detto il prof. Libedinsky. Attraverso strumenti derivati ​​dall'apprendimento automatico, i ricercatori hanno dimostrato che l'informazione stabile è presente all'interno del codice in cambiamento della popolazione neurale.

Ciò significa che il gruppo della NUS ha dimostrato che le informazioni della memoria possono essere estratte da una popolazione di neuroni che trasforma il loro codice dopo l'arrivo della distrazione.

Questa semplice scoperta ha implicazioni molto ampie, poiché suggerisce che una singola popolazione neuronale può contenere più tipi di informazioni indipendenti che non interferiscono una con l'altra. “Questo può essere una proprietà importante degli organismi che mostrano flessibilità cognitiva”, ha spiegato il prof. Libedinsky.

Prossimi passi

I ricercatori stanno attualmente estendendo questi studi per capire come molteplici regioni cerebrali interagiscono tra loro con l'obiettivo di trasferire ed elaborare diversi tipi di informazioni. Ciò può essere ottenuto da una interazione tra misurazioni nelle reti biologiche e simulazioni di reti neurali artificiali che emulano la loro funzione.

I ricercatori stanno anche esplorando questi processi in cervelli malati, come quelli con demenza.