Ogni singolo ricordo è memorizzato in molte regioni cerebrali collegate‎.

 

 

 

Dove sono immagazzinati i ricordi? C’è un posto speciale nei meandri del nostro cervello dove si annida un particolare episodio vissuto magari decenni fa? E tra quali neuroni si distribuisce l’immagine sbiadita del primo bacio o del primo compleanno di un figlio? A queste intriganti domande i neuroscienziati tentano da tempo di fornire esaurienti risposte.

‎Un nuovo studio condotto da scienziati del ‎‎Picower Institute for Learning and Memory‎‎ del MIT fornisce la prova più completa e rigorosa che il cervello dei mammiferi memorizza ogni singola memoria in una struttura ampiamente distribuita e funzionalmente connessa che attraversa molte regioni del cervello, piuttosto che in un solo luogo.

‎Il pioniere della memoria Richard Semon aveva predetto un tale “complesso di engrammi unificato” più di un secolo fa, ma dimostrare l’affermazione della sua ipotesi richiedeva l’applicazione di diverse tecnologie sviluppate solo di recente.

Nello studio, il team ha identificato e classificato dozzine di aree che in precedenza non erano note per essere coinvolte nella memoria e ha dimostrato che il richiamo della memoria diventa più potente dal punto di vista comportamentale quando vengono riattivate più regioni di archiviazione della memoria, piuttosto che una sola.‎

‎”Quando parliamo di archiviazione della memoria, di solito parliamo tutti dell’ippocampo o della corteccia”, ha detto il co-autore corrispondente Dheeraj Roy. Ha iniziato la ricerca mentre era uno studente laureato nel RIKEN-MIT Laboratory for Neural Circuit Genetics presso il Picower Institute guidato dall’autore senior e Picower Professor ‎‎Susumu Tonegawa‎‎.

“Questo studio riflette la descrizione più completa delle cellule che codificano la memoria, o ‘engrammi’ di memoria, distribuiti in tutto il cervello, non solo nelle regioni di memoria ben note. Fondamentalmente fornisce il primo elenco ordinato per le regioni dove c’è alta probabilità di trovarli. Questo elenco dovrebbe portare a molti studi futuri, di cui siamo entusiasti, sia nei nostri laboratori che da parte di altri gruppi”.‎

‎Oltre a Roy, che ora è McGovern Fellow presso il Broad Institute del MIT e Harvard e il laboratorio del professore di neuroscienze del MIT Guoping Feng, gli altri autori principali dello studio sono Young-Gyun Park, Minyoung Kim, Ying Zhang e Sachie Ogawa.‎

‎Il team è stato in grado di mappare le regioni che partecipano alla distribuzione della memoria conducendo un’analisi in oltre 247 regioni del cervello in topi, grazie a tecniche che consentono di rendere fluorescenti le cellule coinvolte nei ricordi e utilizzando un computer per contare le cellule fluorescenti in ciascun campione.

‎Le mappe hanno evidenziato molte regioni che ci si aspettava influire sulla memoria, ma anche molte che non lo erano.

Hanno approfondito l’analisi ingegnerizzando nuovi topi in cui i neuroni coinvolti sia nella codifica della memoria che nel richiamo del ricordo potrebbero essere doppiamente etichettati, rivelando così quali cellule hanno mostrato sovrapposizioni di tali attività.‎

‎Per essere davvero una cellula engramma, hanno osservato gli autori, un neurone dovrebbe essere attivato sia nella codifica che nel richiamo.‎

‎ “Questi esperimenti non solo hanno rivelato una significativa riattivazione dell’engramma nelle regioni conosciute dell’ippocampo e dell’amigdala, ma hanno anche mostrato la riattivazione in molte strutture talamiche, corticali, mesencefalari e del tronco cerebrale”, hanno scritto gli autori.

“È importante sottolineare che quando abbiamo confrontato le regioni del cervello identificate dall’analisi dell’indice engram con queste regioni riattivate, abbiamo osservato che circa il 60% delle regioni erano coerenti tra le analisi”.‎

‎Avendo classificato le regioni significativamente suscettibili di essere coinvolte nell sistema di engrammi, il team si è impegnato in diverse manipolazioni per testare direttamente le loro previsioni e per determinare come le regioni complesse di engrammi potrebbero funzionare insieme.‎

‎Ad esempio, hanno progettato topi in modo tale che le cellule attivate dalla codifica della memoria diventassero controllabili anche con lampi di luce (una tecnica chiamata “optogenetica”). I ricercatori hanno quindi applicato lampi di luce per selezionare le regioni del cervello dalla loro lista per vedere se stimolarle avrebbe riprodotto artificialmente il comportamento memorizzato dai topi.‎

‎”Sorprendentemente, tutte queste regioni del cervello hanno indotto un richiamo della memoria quando sono state stimolate optogeneticamente”, hanno osservato i ricercatori.

‎Il team ha quindi studiato come si connettono diverse regioni. Hanno scelto due regioni di memoria ben note, CA1 dell’ippocampo e l’amigdala basolaterale (BLA), e cellule engrammi attivate optogeneticamente per indurre il comportamento di richiamo della memoria dei topi.

‎Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che le riattivazioni optogenetiche dei neuroni engrammi seguivano schemi simili a quelli osservati nel richiamo della memoria naturale. Quindi, avendo stabilito che la codifica e il richiamo della memoria naturale sembrano verificarsi in un ampio complesso di engram, il team ha deciso di verificare se la riattivazione di più regioni avrebbe migliorato il richiamo della memoria rispetto alla riattivazione di una sola.

Dopotutto, esperimenti precedenti hanno dimostrato che l’attivazione di una sola area non produce un richiamo vivido come il richiamo naturale. Questa volta il team ha usato un mezzo chimico per stimolare diverse regioni e hanno scoperto che in effetti stimolare fino a tre regioni coinvolte contemporaneamente era più efficace rispetto alla stimolazione di solo una o due.‎

Secondo ‎Roy, memorizzando una singola memoria in un complesso così diffuso il cervello potrebbe rendere la memoria più efficiente e resiliente.‎

‎”Diversi engrammi di memoria possono permetterci di ricreare i ricordi in modo più efficiente quando stiamo cercando di ricordare un evento precedente (e allo stesso modo per la codifica iniziale in cui diversi engrammi possono contribuire con informazioni diverse dall’esperienza originale)”, ha detto.

“In secondo luogo, in caso di danni neurologici, se alcune regioni sono compromesse, i ricordi distribuiti ci consentirebbero di ricordare eventi precedenti e in qualche modo essere più robusti”.‎

‎Ciò potrebbe suggerire una strategia clinica per affrontare i problemi con la perdita di memoria: “Se sono dovuti a disfunzione dell’ippoca o della corteccia, potremmo prendere di mira cellule engrammi poco studiate in altre regioni e manipolarle potrebbe ripristinare alcune funzioni della memoria”‎.

‎Questa è solo una delle tante nuove domande che i ricercatori possono porre ora che lo studio ha rivelato un elenco di dove cercare la memoria nel cervello dei mammiferi.‎

Foto crediti: Envato Elelents (ove non diversamente specificato)

Riproduzione riservata (c)

.