Ricerche

In uno studio importante per capire come vengono creati i ricordi, scienziati dell'EPFL mostrano che la flessibilità della cromatina - DNA confezionato all'interno della cellula - ha un ruolo cruciale nel 'decidere' quali neuroni sono coinvolti nella formazione di una memoria specifica.

I neuroni hanno livelli variabili di compattazione della cromatina, visibili come diverse tonalità di rosso. Più un neurone è compatto, più è probabile che venga reclutato nella traccia di memoria (verde). Fonte: Giulia Santoni / EPFL

Quando formiamo una nuova memoria, il cervello subisce cambiamenti fisici e funzionali chiamati nell'insieme 'tracce di memoria', che costituiscono modelli specifici di attività e modifiche strutturali dei neuroni contemporaneo alla formazione del ricordo e in seguito, al suo richiamo.

Ma come fa il cervello a 'decidere' quali neuroni saranno coinvolti in una traccia di memoria? Gli studi hanno suggerito che l'eccitabilità intrinseca dei neuroni ha un ruolo, ma la visione attualmente accettata dell'apprendimento ha trascurato di guardare all'interno del centro di comando del neurone stesso, il suo nucleo, dove sembra esserci un'altra dimensione rimasta inesplorata: l'epigenetica.

All'interno di ogni cellula di ogni organismo vivente, il materiale genetico codificato dal DNA è lo stesso, ma i vari tipi di cellule che compongono il corpo, come le cellule della pelle, dei reni o quelle nervose, esprimono ciascuno un diverso insieme di geni. L'epigenetica è il meccanismo che permette alle cellule di controllare tale attività genica senza cambiare la sequenza del DNA.

Ora, scienziati dell'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), guidati dal neuroscienziato Johannes Gräff, hanno esplorato se l'epigenetica influisce sulla probabilità dei neuroni di essere scelti per formare la memoria. La loro ricerca sui topi, pubblicata su Science, mostra che lo stato epigenetico di un neurone è la chiave del suo ruolo nella codifica della memoria.

"Stiamo facendo luce sul primo passo della formazione della memoria da un livello incentrato sul DNA", afferma Gräff che, con il suo team, si è chiesto se fattori epigenetici possono influenzare la funzione 'mnemonica' di un neurone, che è epigeneticamente aperto quando il DNA all'interno del suo nucleo è svelato o rilassato, e chiuso quando il DNA è compatto e stretto.

Hanno scoperto che sono i neuroni aperti ad avere maggiori probabilità di essere reclutati nella 'traccia di memoria', l'insieme sparso di neuroni nel cervello che mostra attività elettrica quando impara qualcosa di nuovo. In effetti, i neuroni che erano in uno stato di cromatina più aperto erano anche quelli che dimostravano una maggiore attività elettrica.

Gli scienziati dell'EPFL hanno quindi introdotto nei topi enzimi epigenetici attraverso un virus, per indurre artificialmente l'apertura dei neuroni, scoprendo che i topi corrispondenti hanno imparato molto meglio. Quando i ricercatori hanno usato l'approccio opposto per chiudere il DNA dei neuroni, è sparita la capacità dei topi di imparare.

I risultati aprono nuovi modi per chiarire l'apprendimento, che comprendono il nucleo del neurone e possono persino portare un giorno a farmaci per migliorare l'apprendimento. Come spiega Gräff:

“[Questi modi] si allontanano dalla visione neuroscientifica dominante sull'apprendimento e sulla memoria, che si concentra sull'importanza della plasticità sinaptica, e dall'enfasi posta di recente su ciò che accade all'interno del nucleo di un neurone, sul suo DNA. Ciò è particolarmente importante, poiché molti disturbi cognitivi, come il MA e il disturbo post-traumatico da stress, sono caratterizzati da meccanismi epigenetici deteriorati".