Ricerche

I suoi risultati suggeriscono che l'attivazione dei neuroni dell'ippocampo può indebolirne le connessioni in una popolazione cellulare specifica.

Ricercatori del Centro Medico della University of Texas Southwestern hanno scoperto che le connessioni tra una serie di neuroni attivati nel cervello di ratto diventavano più forti mentre si formavano i ricordi, ma quelle di un'altra serie si sono indebolite.

I risultati, pubblicati su Neuron, sono in contrasto con il pensiero prevalente sul funzionamento del cervello, e forniscono indizi sul mistero dell'apprendimento e della memoria, processi che vanno male in malattie come il morbo di Alzheimer (MA), la schizofrenia e l'autismo.

“Questa ricerca sostiene che i meccanismi sottostanti la formazione dei ricordi nell'ippocampo non sono così semplici come si pensa nel campo. Non si tratta solo di rafforzamento delle connessioni", ha affermato Brad Pfeiffer PhD, assistente professore di neuroscienze alla UT Southwestern e ricercatore biomedico, che ha guidato lo studio con Lenora Volk PhD, assistente prof.ssa di neuroscienze e psichiatria.

L'ippocampo, un piccolo organo a forma di cavalluccio marino, è da tempo riconosciuto come la regione primaria di coordinamento della memoria nel cervello. Decenni di ricerca hanno dimostrato che le esperienze di un animale inducono i neuroni dell'ippocampo a inviarsi segnali elettrici uno con l'altro, alterando le connessioni neuronali note come sinapsi.

Il detto nelle neuroscienze "i neuroni che sparano insieme, sono cablati insieme" implica che i ricordi si formano quando le sinapsi si rafforzano tra gruppi di neuroni attivati. Tuttavia, ha affermato la dott.ssa Volk, questo concetto deriva da studi sui campioni cerebrali estratti da animali di laboratorio un tempo significativo dopo aver avuto esperienze che forgiano la memoria, rendendo difficile collegare ciò che è stato osservato in una fetta del cervello, con ciò che potrebbe realmente accadere in un cervello intatto.

Per comprendere meglio l'attività neuronale, i dott. Volk e Pfeiffer, insieme ai colleghi della UTSW, hanno sfruttato una nuova tecnologia chiamata 'integratore raziometrico fotoattivabile modulato dal calcio' (CaMPARI, calcium-modulated photo-activatable ratiometric integrator). Questo strumento illumina i neuroni mentre si attivano durante un'esperienza, passando permanentemente dal verde al rosso, consentendo così ai ricercatori di identificare i neuroni che potrebbero aver contribuito a formare la memoria.

I ricercatori hanno usato il CaMPARI sui neuroni eccitatori dell'ippocampo - che hanno il potenziale di inviare segnali elettrici tra loro attraverso le sinapsi - nei ratti vivi. Hanno quindi spinto questi ratti a esplorare una pista lineare, attirati dal latte al cioccolato alle due estremità. Quando i ricercatori hanno raccolto campioni dal cervello animale poco dopo, circa un terzo dei neuroni alterati brillava di rosso, dimostrando di essere stati attivati da questa esperienza.

Questi neuroni attivati sono stati distribuiti quasi equamente tra due popolazioni, superficiali e profondi, definiti dalla loro posizione fisica all'interno del cervello. Tuttavia, quando i ricercatori hanno esaminato le sinapsi che si erano formate in queste due popolazioni neuronali, hanno trovato differenze specifiche: mentre le connessioni si erano rafforzate tra i neuroni superficiali attivati, quelli tra i neuroni profondi attivati si erano indebolite. I ricercatori hanno confermato questi risultati nei ratti vivi esaminando i dati generati dagli elettrodi impiantati nel loro cervello.

Tuttavia, questa dicotomia non era così semplice come sembrava, ha detto il dott. Volk. Quando i ricercatori hanno esaminato l'attività nei due gruppi di neuroni negli animali vivi dopo l'esperienza di memoria, hanno scoperto che i neuroni profondi non solo hanno sparato meno dei neuroni superficiali, ma anche più precisamente.

"Pertanto", ha affermato il dott. Volk, "le connessioni indebolite dei neuroni profondi potrebbero non riflettere l'indebolimento sinaptico globale, ma piuttosto l'affinamento sinaptico tra i neuroni più importanti per la codifica della memoria".

I ricercatori hanno in programma di continuare a studiare questo fenomeno sia negli animali sani sia in modelli di malattie che influenzano l'elaborazione delle informazioni e la memoria.