Come i ricordi si formano e svaniscono

Perché riesci a ricordare il nome del tuo migliore amico d’infanzia che non vedi da anni ma dimentichi facilmente il nome di una persona che hai appena incontrato un momento fa? In altre parole, perché alcuni ricordi sono stabili per decenni, mentre altri svaniscono in pochi minuti?

Usando come modelli le cavie, i ricercatori di Caltech hanno ora stabilito che i ricordi forti e stabili sono codificati da “team” di neuroni che sparano tutti in sincronia, fornendo ridondanza che consente a questi ricordi di persistere nel tempo. La ricerca ha implicazioni per comprendere come la memoria potrebbe essere influenzata dopo un danno cerebrale, come ad esempio ictus o morbo di Alzheimer.

Il lavoro è stato svolto nel laboratorio di Carlos Lois, professore di ricerca di biologia, ed è descritto in un articolo che appare nel 23 agosto della rivista Science. Lois è anche un membro di facoltà affiliato del Tianqiao e Chrissy Chen Institute for Neuroscience di Caltech.

Guidato dallo studioso post dottorato Walter Gonzalez, il team ha sviluppato un test per esaminare l’attività neurale dei topi mentre apprendono e ricordano un nuovo posto. Nel test, un topo è stato posizionato in un recinto dritto, lungo circa 5 piedi con pareti bianche. Simboli unici hanno segnato posizioni diverse lungo le pareti, ad esempio un segno più in grassetto vicino all’estremità più a destra e una barra inclinata vicino al centro. L’acqua zuccherata (una delizia per i topi) è stata posizionata alle due estremità della pista. Durante l’esplorazione del topo, i ricercatori hanno misurato l’attività di neuroni specifici nell’ippocampo del topo (la regione del cervello in cui si formano nuovi ricordi) che sono noti per codificare per luoghi.

Quando una cavia fu inizialmente messa in pista, non era sicura di cosa fare e vagò a destra e sinistra fino a quando non si imbatté nell’acqua zuccherata. In questi casi, i singoli neuroni sono stati attivati ​​quando la cavia ha notato un simbolo sul muro. Ma nel corso di molteplici esperienze con la traccia, la cavia ha acquisito familiarità con essa e ha ricordato le posizioni dello zucchero. Man mano che al topo diventava più familiare, sempre più neuroni si attivavano in sincronia vedendo ogni simbolo sul muro. In sostanza, il topo stava riconoscendo dove si trovava rispetto a ciascun simbolo unico.

Per studiare come i ricordi svaniscono nel tempo, i ricercatori hanno quindi trattenuto i topi dalla pista per un massimo di 20 giorni. Al ritorno in pista dopo questa pausa, i topi che avevano formato forti ricordi codificati da un numero maggiore di neuroni che ricordavano rapidamente il compito. Anche se alcuni neuroni hanno mostrato attività diverse, la memoria della traccia era chiaramente identificabile durante l’analisi dell’attività di grandi gruppi di neuroni. In altre parole, l’uso di gruppi di neuroni consente al cervello di avere ridondanza e di ricordare ancora anche se alcuni dei neuroni originali tacciono o sono danneggiati.

Gonzalez spiega: “Immagina di avere una storia lunga e complicata da raccontare. Al fine di preservare la storia, potresti raccontarla a cinque dei tuoi amici e, occasionalmente, riunirti con tutti loro per raccontare la storia e aiutarsi a vicenda colmare eventuali lacune dimenticate da un individuo. Inoltre, ogni volta che racconti di nuovo la storia, potresti portare nuovi amici a imparare e quindi aiutare a preservarla e rafforzare la memoria. In modo analogo, i tuoi neuroni si aiutano a vicenda per codificare ricordi che persisteranno nel tempo.”

La memoria è così fondamentale per il comportamento umano che qualsiasi danno alla memoria può avere un forte impatto sulla nostra vita quotidiana.

La perdita di memoria che si verifica come parte del normale invecchiamento può essere un handicap significativo per gli anziani. Inoltre, la perdita di memoria causata da diverse malattie, in particolare l’Alzheimer, ha conseguenze devastanti che possono interferire con le routine più elementari, tra cui il riconoscimento di parenti o il ricordo del ritorno a casa. Questo lavoro suggerisce che i ricordi potrebbero svanire più rapidamente mentre invecchiamo perché un ricordo è codificato da un minor numero di neuroni e se uno di questi neuroni fallisce, la memoria viene persa. Lo studio suggerisce che un giorno, la progettazione di trattamenti che potrebbero aumentare il reclutamento di un numero più elevato di neuroni per codificare una memoria potrebbe aiutare a prevenire la perdita di memoria.

“Per anni, la gente ha saputo che più pratichi un’azione, maggiori sono le possibilità che la ricorderai in seguito”, afferma Lois. “Ora pensiamo che ciò sia probabile, poiché più si pratica un’azione, maggiore è il numero di neuroni che codificano l’azione. Le teorie convenzionali sulla memorizzazione della memoria postulano che rendere una memoria più stabile richiede il rafforzamento delle connessioni a un neurone individuale. I nostri risultati suggeriscono che l’aumento del numero di neuroni che codificano la stessa memoria consente alla memoria di persistere più a lungo.”

L’articolo è intitolato “Persistenza delle rappresentazioni neuronali nel tempo e danni nell’ippocampo”. Oltre a Gonzalez e Lois, i coautori sono gli studenti Hanwen Zhang e l’ex tecnico di laboratorio Anna Harutyunyan. Il finanziamento è stato fornito dall’American Heart Association, dalla Della Martin Foundation, dal Burroughs Wellcome Fund e da una sovvenzione BRAIN Initiative dell’Istituto Nazionale di Disturbi Neurologici e Ictus.