I ricercatori riportano anche le prime prove dirette a sostegno della teoria su come la memoria umana si consolida durante il sonno.
Mentre è noto che il sonno svolge un ruolo cruciale nel rafforzare la memoria, gli scienziati stanno ancora cercando di decodificare come questo processo si svolge nel cervello durante la notte.
Una nuova ricerca condotta da scienziati dell’UCLA Health e dell’Università di Tel Aviv fornisce le prime prove fisiologiche dall’interno del cervello umano a sostegno della teoria scientifica dominante su come il cervello consolida la memoria durante il sonno.
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che la stimolazione cerebrale profonda mirata durante un momento critico del ciclo del sonno sembrava migliorare il consolidamento della memoria.
La ricerca, pubblicata il 1 ° giugno su Nature Neuroscience, potrebbe offrire nuovi indizi su come la stimolazione cerebrale profonda durante il sonno potrebbe un giorno aiutare i pazienti con disturbi della memoria come il morbo di Alzheimer, ha detto il coautore dello studio Itzhak Fried, M.
Ciò è stato ottenuto da un nuovo sistema “a circuito chiuso” che ha fornito impulsi elettrici in una regione del cervello sincronizzati con precisione con l’attività cerebrale registrata da un’altra regione.
Secondo la teoria dominante su come il cervello converte nuove informazioni in ricordi a lungo termine durante lo shuteye, c’è un dialogo notturno tra l’ippocampo – il centro di memoria del cervello – e la corteccia cerebrale, che è associata a funzioni cerebrali superiori come il ragionamento e la pianificazione.
Ciò si verifica durante una fase di sonno profondo, quando le onde cerebrali sono particolarmente lente e i neuroni attraverso le regioni del cervello si alternano tra sparare rapidamente in sincronia e silenzio.
“Questo fornisce la prima prova importante fino al livello dei singoli neuroni che esiste effettivamente questo meccanismo di interazione tra il centro della memoria e l’intera corteccia”, ha detto Fried, direttore della chirurgia dell’epilessia presso l’UCLA Health e professore di neurochirurgia, psichiatria e scienze biocomportamentali presso la David Geffen School of Medicine dell’UCLA.
“Ha sia un valore scientifico in termini di comprensione di come funziona la memoria negli esseri umani sia di utilizzo di tale conoscenza per aumentare davvero la memoria”.
I ricercatori hanno avuto l’opportunità unica di testare questa teoria del consolidamento della memoria tramite elettrodi nel cervello di 18 pazienti con epilessia presso l’UCLA Health.
Gli elettrodi erano stati impiantati nel cervello dei pazienti per aiutare a identificare la fonte delle loro convulsioni durante le degenze ospedaliere che durano in genere circa 10 giorni.
Lo studio è stato condotto in due notti e mattine. Poco prima di andare a dormire, ai partecipanti allo studio sono stati mostrati abbinamenti fotografici di animali e 25 celebrità, tra cui star facilmente identificabili come Marilyn Monroe e Jack Nicholson.
Sono stati immediatamente testati sulla loro capacità di ricordare quale celebrità era accoppiata con quale animale, e sono stati testati di nuovo al mattino dopo una notte di sonno indisturbato.
In un’altra notte, sono stati mostrati 25 nuovi accoppiamenti di animali e celebrità prima di andare a dormire.
Questa volta, hanno ricevuto una stimolazione elettrica mirata durante la notte e la loro capacità di ricordare gli accoppiamenti è stata testata al mattino.
Per fornire questa stimolazione elettrica, i ricercatori avevano creato un sistema a circuito chiuso in tempo reale che Fried paragonava a un direttore musicale: il sistema “ascoltava” i segnali elettrici del cervello e quando i pazienti cadevano nel periodo di sonno profondo associato al consolidamento della memoria, forniva impulsi elettrici delicati istruendo i neuroni che sparavano rapidamente a “giocare” in sincronia.
Ogni individuo testato ha ottenuto risultati migliori nei test di memoria dopo una notte di sonno con la stimolazione elettrica rispetto a una notte di sonno indisturbato.
I marcatori elettrofisiologici chiave hanno anche indicato che le informazioni fluivano tra l’ippocampo e tutta la corteccia, fornendo prove fisiche a sostegno del consolidamento della memoria.
“Abbiamo scoperto che abbiamo fondamentalmente migliorato questa autostrada attraverso la quale le informazioni fluiscono verso luoghi di archiviazione più permanenti nel cervello”, ha detto Fried.
Fried nel 2012 è autore di uno studio del New England Journal of Medicine che per la prima volta ha dimostrato che la stimolazione elettrica può rafforzare la memoria, e il suo lavoro ha continuato a esplorare come la stimolazione cerebrale profonda potrebbe migliorare la memoria, ora passando alla fase critica del sonno.
Recentemente ha ricevuto una sovvenzione NIH di 7 milioni di dollari per studiare se l’intelligenza artificiale può aiutare a individuare e rafforzare ricordi specifici nel cervello.
“Nel nostro nuovo studio, abbiamo dimostrato che possiamo migliorare la memoria in generale”, ha detto Fried. “La nostra prossima sfida è se abbiamo la capacità di modulare ricordi specifici”.
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