Ricerche

Gli astrociti si posizionano tra i neuroni e i capillari nel cervello (Fonte: Cusabio)

Uno studio pubblicato su Nature da ricercatori del Baylor College of Medicine di Houston/Texas cambia il modo in cui comprendiamo la memoria. Fino ad ora, i ricordi sono stati spiegati dall'attività delle cellule cerebrali chiamate neuroni che rispondono agli eventi di apprendimento e controllano il richiamo della memoria.

Il team del Baylor ha ampliato questa teoria dimostrando che anche i tipi di cellule non-neuronali nel cervello chiamati astrociti (cellule a forma di stella) immagazzinano ricordi e lavorano in concerto con gruppi di neuroni chiamati engrammi per regolare il deposito e il recupero dei ricordi. L'autore senior dott. Benjamin Deneen, professore del Dipartimento di Neurochirurgia, direttore del Center for Cancer Neuroscience e ricercatore capo del Neurological Research Institute, ha dichiarato:

"L'idea prevalente è che la formazione e il richiamo dei ricordi coinvolgono solo engrammi neuronali, attivati ​​da determinate esperienze e detengono / recuperano un ricordo.

"Il nostro laboratorio ha una lunga storia di studio degli astrociti e delle loro interazioni con i neuroni. Abbiamo scoperto che queste cellule interagiscono strettamente tra loro, sia fisicamente che funzionalmente, e che questo è essenziale per una corretta funzione cerebrale. Tuttavia, finora non era ancora stato esaminato il ruolo degli astrociti nella conservazione e nel recupero dei ricordi".

Gli astrociti innescano il richiamo della memoria

I ricercatori hanno iniziato sviluppando un insieme completamente nuovo di strumenti di laboratorio per identificare e studiare l'attività degli astrociti associata ai circuiti cerebrali della memoria. Un esperimento tipico iniziava condizionando dei topi a provare paura e a 'congelarsi' dopo l'esposizione a una determinata situazione. Quando i topi venivano rimessi nella stessa situazione dopo un po' di tempo, si congelavano perché ricordavano. Se gli stessi topi erano collocati in una situazione diversa, non si congelavano perché non era il contesto originale in cui erano condizionati a provare paura.

"Lavorando con questi topi e con i nostri nuovi strumenti di laboratorio, abbiamo dimostrato che gli astrociti hanno un ruolo nel richiamo della memoria", ha dichiarato il primo coautore dott. Wookbong Kwon, post-dottorato associato nel laboratorio di Deneen.

I ricercatori mostrano che durante gli eventi di apprendimento, come il condizionamento della paura, un sottoinsieme di astrociti nel cervello esprime il gene c-Fos. Gli astrociti che esprimono c-Fos regolano successivamente la funzione del circuito in quella regione del cervello.

"Gli astrociti che esprimono c-Fos sono fisicamente vicini ai neuroni engramma", ha dichiarato l'altro primo coautore dott. Michael R. Williamson, post-dottorato del laboratorio di Deneen. “Inoltre, abbiamo scoperto che anche i neuroni engramma e l'insieme fisicamente associato di astrociti sono collegati funzionalmente. L'attivazione dell'insieme di astrociti stimola specificamente l'attività o la comunicazione sinaptica nel corrispondente engramma di neuroni. Questa comunicazione astrocita - neurone scorre in entrambi i sensi; astrocita e neurone dipendono uno dall'altro".

Quando i topi erano in una situazione non associata alla paura, non si congelavano. "Tuttavia, quando è stato attivato l'insieme di astrociti in questi topi nell'ambiente non-paura, gli animali si sono congelati, dimostrando che l'attivazione degli astrociti stimola il richiamo della memoria", ha detto Kwon.

Per capire meglio cosa media l'attività degli insiemi di astrociti nel richiamo della memoria, i ricercatori hanno studiato il gene NFIA. "Il nostro laboratorio aveva in precedenza dimostrato che l'NFIA astrocitico può regolare i circuiti di memoria, ma non sapevamo se agisce in gruppi di astrociti per orchestrare il deposito e il richiamo della memoria", ha detto Williamson. Il team ha scoperto che gli astrociti attivati ​​da eventi di apprendimento hanno livelli elevati della proteina NFIA, e che impedire la produzione di NFIA in questi astrociti sopprime il richiamo della memoria. È importante sottolineare che questa soppressione è specifica della memoria.

"Quando abbiamo eliminato il gene NFIA in astrociti che erano attivi durante un evento di apprendimento, gli animali non sono riusciti a ricordare la memoria specifica associata all'evento di apprendimento, ma potevano ricordare altre esperienze", ha detto Kwon.

"Questi risultati parlano della natura del ruolo degli astrociti nella memoria", ha detto Deneen. “Gli insiemi di astrociti associati all'apprendimento sono specifici di quell'evento di apprendimento. Gli insiemi di astrociti che regolano il richiamo dell'esperienza di paura sono diversi da quelli coinvolti nel richiamo di un'esperienza di apprendimento diversa e anche l'insieme dei neuroni è diverso".

Il presente studio mostra un quadro più completo dei giocatori che sono coinvolti e le attività che si svolgono nel cervello durante la formazione e il richiamo della memoria. Inoltre, lo studio fornisce una nuova prospettiva nello studio delle condizioni umane associate alla perdita di memoria, come l'Alzheimer, nonché delle condizioni in cui i ricordi ritornano ripetutamente e sono difficili da sopprimere, come il disturbo da stress post-traumatico.