La neuroscienza della formazione di nuovi ricordi

Fonte: Vladgrain / Shutterstock

In una scoperta rivoluzionaria, un team internazionale di neuroscienziati ha identificato come i singoli neuroni nel cervello sparano in modo diverso quando si forma una nuova memoria. Questa è la prima volta che i neuroscienziati hanno identificato il modo in cui i ricordi si formano e il nuovo apprendimento avviene dai singoli neuroni.

Lo studio del luglio 2015 "Rapid Encoding of New Memories by Individual Neurons in Human Brain" è stato pubblicato sulla rivista Neuron . Questo studio individua come i neuroni modificano le loro proprietà di fuoco nel momento esatto in cui qualcuno forma una nuova memoria e rivela le basi del neurone singolo della formazione della memoria umana.

Il nuovo studio è una collaborazione tra il Dr. Matias Ison e il Professor Rodrigo Quian Quiroga presso l'Università di Leicester e Itzhak Fried, MD, Ph.D., del Centro Medico dell'UCLA che è un neurochirurgo e coautore senior dello studio.

Più specificamente, i ricercatori hanno scoperto che i singoli neuroni in una regione del cervello chiamata il lobo temporale mediale (MTL) svolgono un ruolo chiave nella nostra capacità di formare istantaneamente nuovi ricordi sugli eventi e le esperienze della vita.

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La MTL include un sistema di strutture cerebrali correlate che sono essenziali per memorie dichiarative o "esplicite", che sono i ricordi coscienti che abbiamo di fatti ed eventi. Il sistema MTL comprende la regione dell'ippocampo e le cortecce adiacenti peririnale, entorinale e parahippocampale.

Per questo studio, i ricercatori hanno registrato l'attività di oltre 600 singoli neuroni utilizzando elettrodi impiantati nel lobo temporale mediale di 14 pazienti epilettici con epilessia grave. I neuroscienziati sono stati in grado di monitorare e registrare i singoli neuroni nella MTL durante il processo di apprendimento e la formazione di nuovi ricordi.

In che modo il "Jennifer Aniston Neuron" rivoluzionerà la scienza del cervello?

In una torsione legata a Hollywood, i membri del team in precedenza hanno identificato ciò che hanno coniato il "neurone di Jennifer Aniston" che ha rappresentato il modo in cui il licenziamento di un singolo neurone collegato a un'immagine era correlato alla formazione della memoria. Nel recente studio, il team è stato in grado di dimostrare le loro ipotesi dimostrando come si formano nuovi ricordi usando altre immagini di celebrità abbinate a punti di riferimento iconici.

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Vedere Clint Eastwood e la Torre di Pisa insieme codificano istantaneamente un nuovo ricordo.

Fonte: per gentile concessione dell'Università di Leicester

Nella prima fase dell'esperimento, i soggetti del test hanno visualizzato immagini di persone, come membri della famiglia e attori famosi o atleti. Hanno anche visto immagini autonome separate di monumenti famosi, come la Torre Eiffel o la Casa Bianca. Quindi hanno visto un'immagine composita contenente una persona precedentemente visualizzata con uno dei punti di riferimento nella stessa foto. L'abbinamento di una persona con un punto di riferimento è stato progettato per imitare l'esperienza di incontrare un individuo in un luogo particolare.

I neuroscienziati hanno scoperto che lo stesso neurone che spara per una immagine (cioè Jennifer Aniston) potrebbe anche sparare istantaneamente per un'altra immagine (ad esempio la Torre Eiffel) se il partecipante allo studio avesse mostrato un'immagine di Jennifer Aniston in piedi di fronte alla Torre Eiffel. Lo stesso accadrebbe se i soggetti del test vedessero una foto di Clint Eastwood in piedi di fronte alla Torre di Pisa, ecc.

I ricercatori sono stati sorpresi dal fatto che questi cambiamenti nel fuoco neuronale si sono verificati nel momento esatto dell'apprendimento e che i ricordi potrebbero diventare cablati dopo una singola visione di una foto. Questi risultati rivelano indizi precedentemente nascosti su come i cluster di neuroni lavorano individualmente per codificare concetti correlati e formare nuovi ricordi.

Fonte: Leigh Prather / Shutterstock

In un comunicato stampa, Rodrigo Quian Quiroga, direttore del Center for Systems Neuroscience dell'Università di Leicester, spiega: "Il notevole risultato è stato che i neuroni hanno cambiato le loro proprietà di fuoco nel momento esatto in cui i soggetti hanno formato i nuovi ricordi – il neurone che inizialmente sparava a Jennifer Aniston ha iniziato a sparare alla Torre Eiffel nel momento in cui il soggetto ha iniziato a ricordare questa associazione ".

"Il fatto sorprendente è che questi cambiamenti sono stati drammatici, si verificano nel momento esatto dell'apprendimento, anche dopo un processo", ha aggiunto Ison. "L'emergere di associazioni tra concetti dopo un singolo processo, legato a rapidi cambiamenti di attività neurale, si è rivelato ideale per la creazione di nuovi ricordi episodici".

Conclusione: comprendere la formazione della memoria ha vaste implicazioni

Lo studio suggerisce che l'esperienza dell'apprendimento può essere fatta risalire ai cambiamenti nei singoli neuroni nel cervello. I ricercatori sono stati in grado di dimostrare che un singolo neurone codifica la memoria della persona e il luogo se entrambi sono mostrati insieme. Questo forma un nuovo ricordo di una persona e di un luogo collegati tra loro.

Avere una migliore comprensione di come vengono formati nuovi ricordi crea eccitanti nuove possibilità per la neuroscienza. I ricercatori sono ottimisti sul fatto che un giorno questi risultati potrebbero migliorare la vita dei pazienti neurologici con demenza o disturbi della memoria, come nella malattia di Alzheimer, trauma cranico o epilessia.

Ison ha concluso: "Una migliore comprensione di come le assemblee dei neuroni rappresentano l'apprendimento e la memoria potrebbe portare a nuove idee sulle nostre capacità di memoria e su come queste potrebbero deteriorarsi nei pazienti affetti da alcuni disturbi neurologici".

In studi futuri, i ricercatori esamineranno perché alcuni concetti apparentemente correlati sono consolidati in memorie a lungo termine mentre altri sono dimenticati. Esamineranno inoltre se sia possibile recuperare memorie specifiche o associazioni apprese stimolando specifici neuroni. Rimanete sintonizzati!

Per guardare Rodrigo Quian Quiroga descrivere la sua ricerca, guarda questo video:

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