Ricerche

Fonte: Semel Institute / UCLA

La vita può dipanarsi come un flusso continuo, ma i nostri ricordi raccontano una storia diversa. Non ricordiamo il passato come un testo lungo e ininterrotto, ma come una serie di eventi significativi, proprio come frasi strutturate con grammatica e punteggiatura. Come ogni narrativa, questa organizzazione dà forma e coerenza alle nostre esperienze, aiutandoci a dare un senso a come e quando accadono le cose.

Il cervello deve dedicare molto spazio a questo compito erculeo, giusto? Sbagliato! Si scopre che una piccola ma potente regione fa buona parte del lavoro. In uno studio pubblicato su Neuron, psicologi dell'UCLA e della Columbia University hanno combinato le misurazioni del cervello e delle pupille per dimostrare che un piccolo gruppo di neuroni nel tronco encefalico, il locus coeruleus o punto blu, si comporta da "pulsante di ripristino della memoria" durante cambiamenti significativi.

"La nostra domanda chiave era: mentre si dipana un'esperienza, come fa il cervello a 'sapere' quando è finita una memoria significativa e dovrebbe iniziare la prossima?", ha detto David Clewett, professore di psicologia dell'UCLA e primo autore. "La ricerca ha dimostrato che rimanere in un contesto stabile, come la stessa stanza, unisce le esperienze sequenziali in una memoria. Al contrario, uno spostamento dal contesto o un limite di eventi, divide i ricordi per rappresentare eventi distinti. In questo modo, il contesto agisce come la grammatica della memoria umana. Ciò che abbiamo scoperto è che il locus coeruleus è più attivo ai confini dell'evento, quando i ricordi si separano. Perciò, questa piccola regione, al centro del sistema di stimolazione del cervello, serve per punteggiare pensieri e ricordi".

Clewett e i coautori Ringo Huang dell'UCLA e Lila Davachi della Columbia hanno reclutato 32 volontari che hanno osservato foto di oggetti neutri mentre erano all'interno di uno scanner di risonanza magnetica (fMRI). Per gestire se il contesto circostante era stabile o mutevole, venivano emessi semplici toni nell'orecchio destro o sinistro. Otto toni puri erano ripetuti nello stesso orecchio per creare il senso di evento coerente, poi il suono passava all'altro orecchio e cambiava di tono per suscitare la percezione del limite dell'evento. Questo modello di cambio di ripetizione è continuato per tutto il resto della sequenza, creando la percezione di quattro diversi eventi uditivi.

I ricercatori hanno quindi controllato come questi cambi di tono hanno influenzato la memoria. Hanno ipotizzato che il tempo fornisce una finestra su come si formano gli eventi: quando le persone ricostruiscono correttamente l'ordine di una sequenza, ciò suggerisce che questi elementi sono collegati in una singola memoria. Al contrario, è più difficile ricordare la sequenza precisa degli eventi quando sono stati conservati in ricordi separati e distinti.

Come previsto, l'attivazione del locus coeruleus ai confini dell'evento prevedeva una successiva separazione della memoria, come mostrato dalla peggiore capacità di ricordare l'ordine delle coppie di oggetti che superavano i confini. I ricercatori hanno anche confrontato le misurazioni dell'attivazione del locus coeruleus con quelle di dilatazione della pupilla degli occhi prese contemporaneamente, poiché è noto che le pupille si dilatano leggermente sia in presenza di nuovi eventi sia quando il locus coeruleus è attivo. Queste misurazioni hanno confermato che le osservazioni durante la fMRI colgono realmente l'attivazione in questa piccola area cerebrale. La fMRI misura l'attività cerebrale rilevando i cambiamenti nel flusso sanguigno mentre una persona è all'interno dello scanner.

Le conseguenze di questo segnale neurale e di ripristino della memoria erano di vasta portata. L'attivazione più forte del locus coeruleus ai confini tra gli eventi ha previsto cambiamenti maggiori nei modelli di attivazione all'interno dell'ippocampo, una regione del cervello che traccia i dettagli contestuali come il luogo e il tempo ed è fondamentale per la formazione di nuovi ricordi.

"Parte del lavoro dell'ippocampo è mappare la struttura delle nostre esperienze, quindi ha un indice dell'inizio, del mezzo e delle estremità degli eventi. Abbiamo scoperto che il locus coeruleus può fornire il segnale critico di 'inizio' all'ippocampo, come se dicesse, «ehi, siamo in un nuovo evento ora»", ha detto la Davachi. "Precedenti lavori avevano dimostrato che le raffiche di attività del locus coeruleus aiutano a riconfigurare le reti cerebrali per attirare l'attenzione su esperienze nuove e importanti. I nostri risultati suggeriscono che questo segnale di aggiornamento è ancora più diffuso, raggiungendo anche le regioni legate alla memoria che contengono rappresentazioni di eventi in corso".

I ricercatori hanno anche esaminato come brevi raffiche di attivazione del locus coeruleus sono influenzate dai livelli di fondo dell'attività del locus coeruleus. Ciò è importante perché i neuroni del locus coeruleus operano in due modalità distinte: una modalità tipo-raffica che contrassegna gli eventi significativi e forma nuove memorie, e una modalità di fondo che regola la vigilanza generica e lo stress.

"Il locus coeruleus è come il sistema di allarme interno del cervello", ha detto Clewett. "Ma sotto stress cronico, questo sistema diventa iperattivo. Il risultato è come vivere con un allarme antincendio che non smette mai di suonare, rendendo difficile notare quando scoppia un vero incendio".

Sebbene l'interazione dinamica tra questi schemi di sparo sia stata studiata nel contesto del processo decisionale, della percezione e dell'apprendimento, la sua rilevanza per il modo in cui percepiamo e ricordiamo gli eventi era finora poco chiaro. Quindi, gli autori hanno deciso di verificare se le raffiche di attivazione del locus coeruleus ai confini dell'evento, i segnali neurali che segmentano i ricordi, possono essere indeboliti o persi in condizioni di stress cronico. Questa domanda ha rappresentato una sfida, poiché la sola fMRI non può misurare i livelli assoluti di stress o l'attivazione del locus coeruleus. Per superare questo limite, hanno usato un metodo di scansione che misura indirettamente la neuromelanina, una sostanza neurochimica pigmentata che si accumula nel locus coeruleus con un'attivazione ripetuta nel tempo.

Come previsto, i partecipanti con un segnale più elevato correlato alla neuromelanina, ritenuto indice di stress cronico, hanno mostrato risposte più deboli di dilatazione della pupilla ai confini degli eventi. Fluttuazioni più forti a bassa frequenza nell'attivazione del locus coeruleus, che indica livelli di attività di fondo, prevedevano anche picchi più deboli nell'attivazione del locus coeruleus e nelle risposte della pupilla ai confini durante il compito. Insieme, questi risultati suggeriscono che l'iperstimolazione cronica può bloccare la sensibilità di un cambiamento, corrompendo gli indizi che ancorano e organizzano nuovi episodi in memoria.

L'identificazione del locus coeruleus come porta d'accesso o direttore della formazione della memoria può portare a modi migliori per trattare il disturbo post traumatico da stress (PTSD) e altri disturbi correlati alla memoria, come l'Alzheimer, in cui il locus coeruleus è insolitamente iperattivo. Esistono potenziali modi per calmare un locus coeruleus iperattivo, sia farmacologicamente che attraverso la respirazione a ritmo lento o persino con le palline anti stress. Ma buone soluzioni a lungo termine richiedono ulteriori ricerche e richiederanno del tempo per essere scoperte e arrivare sul mercato. Percepire gli eventi in modo 'giusto' è direttamente collegato a una memoria migliore, suggerendo che il miglioramento della funzione del locus coeruleus è un bersaglio efficace per proteggere o recuperare la funzione di memoria.