Uno studio sul topo mostra come la mancanza di sonno influisca sulla creazione della memoria
Sebbene gli scienziati abbiano saputo che la mancanza di sonno può interferire con la capacità di apprendere e creare ricordi, i metodi precisi con cui ciò si verifica sono rimasti oscuri.
I ricercatori non erano sicuri di cosa impedisse all'ippocampo, due strutture a forma di cavalluccio marino situate nel lobo temporale del cervello, dove sono costituiti molti ricordi a lungo termine, di svolgere il proprio lavoro.
Ora, in un nuovo studio, i ricercatori dell'Università del Michigan hanno scoperto che l'interferenza con le oscillazioni associate al sonno - l'attivazione ritmica dei neuroni - in una sottosezione dell'ippocampo è probabilmente il colpevole.
I loro risultati sono pubblicati in Nature Communications.
Per testare il ruolo delle oscillazioni nella formazione della memoria, i ricercatori, guidati dalla studentessa laureata Nicolette Ognjanovski, hanno registrato l'attività ippocampale di base di un gruppo di topi.
Hanno collocato i topi in un nuovo ambiente, li hanno lasciati esplorare, hanno dato loro un lieve shock ai piedi, quindi li hanno rimessi nelle loro gabbie domestiche per riposare e dormire normalmente.
"Se restituisci il mouse alla stessa struttura un giorno o anche un paio di mesi dopo, avranno questa risposta di paura molto stereotipata, che è che si bloccano", ha detto la dottoressa Sara Aton, assistente professore e autore senior dell'articolo .
"Ma se privi di sonno un animale per alcune ore dopo l'accoppiamento con shock di contesto, il topo non lo ricorderà il giorno successivo."
I ricercatori hanno scoperto che nei topi che dormono normalmente, le oscillazioni associate al sonno in una sottosezione dell'ippocampo chiamata CA1 erano più robuste dopo l'apprendimento.
Hanno quindi preso un nuovo gruppo di topi, registrato la loro attività ippocampale di base e hanno fatto completare lo stesso compito. I ricercatori hanno anche somministrato a questi topi un farmaco per inibire una piccola popolazione di neuroni inibitori in CA1 che esprimono la parvalbumina, una proteina legante il calcio associata a disfunzione della memoria.
I ricercatori non hanno modificato il comportamento del sonno dell'animale: dormivano normalmente. Ma disattivare l'attività dei neuroni che esprimono la parvalbumina ha interrotto l'attivazione ritmica dei neuroni CA1 circostanti mentre quegli animali dormivano.
La soppressione delle cellule che esprimono la parvalbumina sembrava cancellare completamente il normale aumento delle oscillazioni associato all'apprendimento in quella sezione dell'ippocampo del topo.
"C'è un vecchio teorema chiamato Legge di Hebb, che è, 'Fuoco insieme, filo insieme'", ha detto Aton. "Se riesci a far attivare due neuroni con grande regolarità l'uno vicino all'altro, è molto probabile che influenzerai la forza delle connessioni tra loro."
Quando ai neuroni veniva impedito di attivarsi insieme in modo regolare e ritmico, i topi si dimenticavano che c'era una paurosa associazione con il loro compito.
"L'attività oscillatoria dominante, che è così fondamentale per l'apprendimento, è controllata da un numero molto piccolo della popolazione cellulare totale nell'ippocampo", ha detto Ognjanovski, anche un primo autore dello studio.
“Questo cambia la narrativa di ciò che comprendiamo su come funzionano le reti. Le oscillazioni controllate dalle cellule della parvalbumina sono collegate ai cambiamenti della rete globale, o stabilità. I ricordi non vengono archiviati in singole celle, ma distribuiti attraverso la rete. "
I ricercatori hanno anche confrontato la stabilità delle connessioni dei neuroni tra il gruppo di controllo e il gruppo le cui oscillazioni del sonno sono state interrotte.
Hanno scoperto che non solo le connessioni erano più forti nel gruppo di controllo dopo la loro prova di apprendimento, ma che anche quelle connessioni neuronali erano più forti. Questi cambiamenti sono stati bloccati quando le oscillazioni ippocampali associate al sonno sono state interrotte sperimentalmente.
"Sembra che questa popolazione di neuroni che sta generando ritmi nel cervello durante il sonno stia fornendo alcuni contenuti informativi per rafforzare i ricordi", ha detto Aton.
"Il ritmo stesso sembra essere la parte più critica e forse il motivo per cui hai bisogno di dormire per formare questi ricordi."
Fonte: Università del Michigan
