Ricerche

L'aiuto alla mamma a fare il dolce a tre anni ... l'andare in bici senza rotelle ... il primo bacio romantico: come possiamo conservare ricordi vividi di eventi di molto tempo fa? Ricercatori dell'Albert Einstein College of Medicine hanno trovato la spiegazione con uno studio appena pubblicato su Neuron.

"La capacità di apprendere nuove informazioni e archiviarle per lunghi periodi è una delle caratteristiche più notevoli del cervello", ha affermato Robert H. Singer PhD, autore senior della ricerca, professore di biologia cellulare e di neuroscienze, presidente emerito di anatomia e biologia strutturale e direttore del programma di biologia dell'RNA all'Einstein. "Abbiamo fatto una scoperta sorprendente nei topi per quanto riguarda le basi molecolari della creazione dei ricordi a lungo termine".

Alcuni aspetti delle basi cellulari della memoria erano già noti. I ricordi sono realizzati dai neuroni (cellule nervose) e conservati in una regione cerebrale chiamata ippocampo. Si formano quando la stimolazione neurale ripetuta rafforza le sinapsi, le connessioni tra le cellule nervose.

Sono necessarie delle proteine per stabilizzare le connessioni sinaptiche di lunga durata, richieste per i ricordi a lungo termine. Le matrici di quelle proteine sono molecole di RNA messaggero (mRNA) che, a loro volta, sono trascritte (copiate) dai geni associati alla memoria.

"Il paradosso è che ci vuole molto tempo (diverse ore) per formare una memoria duratura, eppure gli mRNA e le proteine associate alla produzione di proteine scompaiono in meno di un'ora", ha detto Sulagna Das PhD, prima autrice dello studio e assistente prof.ssa di ricerca in biologia cellulare all'Einstein. "Come può essere?"

Per rispondere a questa domanda, il team di ricerca ha sviluppato topi modello in cui hanno marcato in modo fluorescente tutte le molecole di mRNA che fluiscono dall'Arc, un gene cruciale per convertire le nostre attività, e altre esperienze, in ricordi a lungo termine. I ricercatori hanno stimolato le sinapsi nei neuroni dell'ippocampo dei topo e poi, con tecniche di scansione ad alta risoluzione che hanno sviluppato, hanno osservato i risultati in singole cellule nervose in tempo reale.

Con loro stupore, hanno osservato che un singolo stimolo al neurone ha innescato numerosi cicli con cui il gene Arc, che codifica la memoria, produceva molecole di mRNA che erano quindi tradotte in proteine Arc di rafforzamento della sinapsi.

"Abbiamo visto che alcune delle molecole proteiche realizzate da quello stimolo sinaptico iniziale risalgono all'Arc e lo riattivano, iniziando un altro ciclo di formazione di mRNA e di produzione di proteine, seguito da molti altri", ha affermato il dott. Singer.

"Ad ogni ciclo, abbiamo visto sempre più proteine accumularsi per formare 'punti caldi' nella sinapsi, dove i ricordi sono cementati sul posto", ha detto la dott.ssa Das. "Dovremmo aver scoperto un circuito di reazione finora sconosciuto che spiega come gli mRNA e le proteine di breve durata possano creare ricordi di lunga durata".

"Considera cosa è coinvolto nella memorizzazione di una poesia", ha suggerito il dott. Singer: "Per produrre un ricordo duraturo dobbiamo leggerla ripetutamente e possiamo vedere ogni lettura come uno stimolo intermittente che aggiunge proteine di costruzione della memoria alla sinapsi".

La dott.ssa. Das ha osservato che l'espressione difettosa del gene Arc è implicata nelle difficoltà della memoria nell'uomo ed è collegata a disturbi neurologici, come il disturbo dello spettro autistico e il morbo di Alzheimer:

"Ciò che apprendiamo sulla risposta di Arc alla stimolazione delle cellule nervose può fornire informazioni sulle cause di questi problemi di salute", ha osservato.