Ricerche

I ricercatori riferiscono anche la prima prova diretta a sostegno della teoria principale su come la memoria umana si consolida durante il sonno.

Anche se sappiamo che il sonno ha un ruolo cruciale nel rafforzare la memoria, gli scienziati stanno ancora cercando di decodificare il modo in cui questo processo si realizza nel cervello durante la notte.

Nuove ricerche condotte da scienziati dell'Università della California di Los Angeles e dell'Università di Tel Aviv forniscono le prime prove fisiologiche all'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 mirata del cervello profondo durante un periodo critico nel ciclo del sonno sembra migliorare il consolidamento della memoria. Ciò è stato ottenuto da un nuovo sistema 'a ciclo chiuso' che invia impulsi elettrici in una regione cerebrale sincronizzata con precisione con l'attività cerebrale registrata da un'altra regione.

La ricerca, pubblicata il 1° giugno 2023 su Nature Neuroscience, offre nuovi indizi su come la stimolazione del cervello profondo durante il sonno potrebbe un giorno aiutare i pazienti con disturbi della memoria come il morbo di Alzheimer, ha detto il coautore senior dello studio Itzhak Fried MD/PhD.

Secondo la teoria dominante del modo in cui il cervello converte nuove informazioni in ricordi a lungo termine durante il sonno, c'è un dialogo notturno tra l'ippocampo (il centro della memoria del cervello) e la corteccia cerebrale, che è associata a funzioni cerebrali più elevate come il ragionamento e la pianificazione. Ciò avviene in una fase di sonno profondo, quando le onde cerebrali sono particolarmente lente e i neuroni nelle regioni cerebrali alternano 'spari' rapidi di sincronizzazione e silenzio.

"Ciò fornisce le prime prove importanti a livello di singoli neuroni che esiste davvero questo meccanismo di interazione tra il centro della memoria e l'intera corteccia", ha affermato Fried, direttore di chirurgia dell'epilessia all'UCLA Health e professore di neurochirurgia, psichiatria e scienze comportamentali all'UCLA. "Ha sia un valore scientifico in termini di comprensione di come funziona la memoria nell'uomo, che per l'uso di quella conoscenza per potenziare davvero la memoria".

I ricercatori hanno avuto un'opportunità unica per testare questa teoria del consolidamento della memoria usando elettrodi impiantati nel cervello di 18 pazienti con epilessia all'UCLA Health. Gli elettrodi erano stati impiantati nel cervello dei pazienti per aiutare a identificare la fonte delle loro convulsioni durante ricoveri ospedalieri, in genere lunghi circa 10 giorni.

Lo studio è stato condotto per due notti e due mattine. Poco prima di coricarsi, ai partecipanti allo studio sono stati mostrati abbinamenti di animali e 25 celebrità, comprese stelle facilmente identificabili come Marilyn Monroe e Jack Nicholson. Sono stati testati immediatamente sulla loro capacità di ricordare quale celebrità era accoppiata con un certo animale, e testati di nuovo al mattino dopo una notte di sonno indisturbato.

La notte succeesiva, hanno visto 25 nuovi abbinamenti animali - celebrità prima di coricarsi. 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 eseguire questa stimolazione elettrica, i ricercatori avevano creato un sistema a ciclo chiuso in tempo reale che Fried paragona a un direttore musicale: il sistema 'ascolta' i segnali elettrici del cervello e quando i pazienti cadono nel periodo di sonno profondo associato al consolidamento della memoria, invia impulsi elettrici delicati che istruiscono i neuroni che stanno 'sparando' rapidamente a farlo in modo sincronizzato.

Ogni individuo testato è andato meglio nei test di memoria dopo una notte di sonno con la stimolazione elettrica rispetto a una notte di sonno indisturbato. Anche i marcatori elettrofisiologici chiave hanno indicato che le informazioni fluiscono meglio tra l'ippocampo e in tutta la corteccia, fornendo prove fisiche a supporto del consolidamento della memoria.

"Abbiamo scoperto di aver migliorato sostanzialmente questa autostrada attraverso la quale le informazioni fluiscono in luoghi di conservazione più permanenti nel cervello", ha detto Fried.

Fried nel 2012 ha firmato uno studio pubblicato del New England Journal of Medicine che, per la prima volta, ha mostrato che la stimolazione elettrica può rafforzare la memoria. Ha continuato a esplorare come la stimolazione del cervello profondo potrebbe migliorare la memoria e la sua ricerca si sta ora spostando nella fase critica del sonno. Di recente ha ricevuto una sovvenzione dai NIH di $ 7 milioni 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 prossima sfida è tentare di modulare ricordi specifici".