Modellare la base cellulare della memoria
Questo nuovo paradigma consente un quadro più completo di come funziona la memoria e può informare la ricerca su disturbi come il Parkinson, l'Alzheimer, lo stress post-traumatico e le difficoltà di apprendimento.
"I precedenti modelli di memoria erano basati su modelli di attività rapida", ha detto Terry Sejnowski, Ph.D., titolare della Francis Crick Chair di Salk e investigatore dell'Howard Hughes Medical Institute.
"Il nostro nuovo modello di memoria consente di integrare esperienze nell'arco di ore piuttosto che di momenti."
Negli ultimi decenni, i neuroscienziati hanno rivelato molto su come vengono archiviati i ricordi a lungo termine.
Per eventi significativi, ad esempio l'essere morsi da un cane, un certo numero di proteine viene prodotto rapidamente nelle cellule cerebrali attivate per creare i nuovi ricordi. Alcune di queste proteine persistono per alcune ore in punti specifici su neuroni specifici prima di rompersi.
Questa serie di eventi biochimici ci permette di ricordare dettagli importanti su quell'evento - come, nel caso del morso di cane, quale cane, dove si trovava, se ha richiesto una visita al pronto soccorso e così via.
Un problema che gli scienziati hanno avuto con la modellazione della memoria di archiviazione è spiegare perché solo i dettagli selettivi e non tutto in quella finestra di una o due ore vengono ricordati con forza.
Incorporando i dati della letteratura precedente, Sejnowski e il primo autore Cian O'Donnell, Ph.D., un ricercatore postdottorato di Salk, hanno sviluppato un modello che collega i risultati delle osservazioni molecolari e sistemiche della memoria per spiegare come questa la finestra di memoria funziona.
Una spiegazione del nuovo framework è stata pubblicata sulla rivista Neurone.
Utilizzando la modellazione computazionale, O'Donnell e Sejnowski mostrano che, nonostante le proteine siano disponibili per un numero di neuroni in un dato circuito, i ricordi vengono conservati quando eventi successivi attivano gli stessi neuroni dell'evento originale.
Gli scienziati hanno scoperto che il posizionamento spaziale delle proteine su neuroni specifici e su aree specifiche attorno a questi neuroni predice quali ricordi vengono registrati. Questa struttura di modellazione spaziale prevede con successo la ritenzione della memoria come funzione matematica della sovrapposizione di tempo e posizione.
"Una cosa che fa questo studio è collegare ciò che sta accadendo nella formazione della memoria a livello cellulare a livello di sistema", afferma O'Donnell.
“Che la finestra temporale sia importante era già stabilito; abbiamo scoperto come il contenuto potesse anche determinare se i ricordi venivano ricordati o meno. Dimostriamo che una serie di idee sono coerenti e sufficienti per spiegare qualcosa nel mondo reale ".
Il nuovo modello fornisce anche un potenziale quadro per comprendere come vengono elaborate le generalizzazioni dai ricordi durante i sogni.
Sebbene molto sia ancora sconosciuto sul sonno, la ricerca suggerisce che i ricordi importanti della giornata vengono spesso trasmessi in bicicletta attraverso il cervello, trasferiti dalla conservazione temporanea nell'ippocampo a una conservazione a lungo termine nella corteccia.
I ricercatori hanno osservato la maggior parte di questa formazione della memoria nel sonno senza sogni. Tuttavia, si sa poco se e come viene fatto il confezionamento o il consolidamento della memoria durante i sogni.
Nel nuovo studio, il modello di O'Donnell e Sejnowski suggerisce che durante i sogni si verifica una certa ritenzione della memoria.
"Durante il sonno c'è una riorganizzazione della memoria: rafforzi alcuni ricordi e perdi quelli che non ti servono più", dice O'Donnell.
"Inoltre, le persone imparano le astrazioni mentre dormono, ma non c'era idea di come avvengano i processi di generalizzazione a livello neurale".
Applicando i loro risultati teorici sull'attività di sovrapposizione all'interno della finestra di una o due ore, hanno elaborato un modello teorico di come il processo di astrazione della memoria potrebbe funzionare durante il sonno.
Fonte: Salk Institute
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