ID studio sul mouse Come il cervello collega i ricordi nel tempo

Usando un microscopio in miniatura, i neuroscienziati dell'Università della California, Los Angeles (UCLA) hanno identificato nei topi come il cervello collega memorie diverse nel tempo.

E mentre l'invecchiamento indebolisce queste connessioni, i ricercatori affermano di aver escogitato un modo per il cervello di mezza età di ricollegare ricordi separati.

I risultati, pubblicati in Natura, suggeriscono un possibile intervento per le persone che soffrono di problemi di memoria legati all'età, secondo i ricercatori.

"Fino ad ora, i neuroscienziati si sono concentrati su come il cervello crea e immagazzina i singoli ricordi", ha detto il ricercatore principale, il dottor Alcino Silva, professore di neurobiologia presso la David Geffen School of Medicine dell'UCLA. "Volevamo esplorare come il cervello collega due ricordi e se il passare del tempo influisce sulla forza della connessione".

"Nel mondo reale, i ricordi non accadono isolatamente", ha aggiunto la prima autrice, la dottoressa Denise Cai, una ricercatrice nel laboratorio di Silva. "Le nostre esperienze passate influenzano la creazione di nuovi ricordi e ci aiutano a prevedere cosa aspettarci e prendere decisioni informate in futuro."

Nel loro esperimento, i neuroscienziati hanno testato su topi giovani e di mezza età se il cervello collegava ricordi di esperienze separate da cinque ore rispetto a sette giorni.

Per ottenere ciò, hanno usato un microscopio in miniatura, chiamato Miniscope, sviluppato dai neuroscienziati dell'UCLA Drs. Peyman Golshani, Baljit Khakh e Silva con i finanziamenti della BRAIN Initiative presidenziale e della Geffen School.

La potente fotocamera del microscopio ha permesso agli scienziati di scrutare il cervello di giovani topi e osservare le loro cellule in azione. Il minuscolo microscopio montato sulla testa illuminava i neuroni che si attivavano mentre i topi si muovevano liberamente nel loro ambiente naturale.

Per 10 minuti alla volta, ogni topo è stato posto in tre scatole, tutte uniche in termini di fragranza, forma, illuminazione e pavimento. Posizionamento separato dal tempo di una settimana nella prima e nella seconda casella. Solo cinque ore hanno separato il tempo trascorso nella seconda e terza casella, dove il topo ha successivamente ricevuto un piccolo shock al piede.

Due giorni dopo, i ricercatori hanno restituito ogni topo a tutte e tre le caselle. Come previsto, i topi si sono congelati dalla paura quando hanno riconosciuto l'interno della terza scatola.

Quello che è successo dopo, tuttavia, è stato una sorpresa, secondo i ricercatori.

"Il topo si è bloccato anche nella seconda scatola, dove non si è verificato alcuno shock", osservò Silva. "Questo suggerisce che il topo abbia trasferito la sua memoria dello shock nella terza casella alla sua esperienza nella seconda casella cinque ore prima."

Quando Silva e Cai hanno esaminato il cervello dei topi, l'attività neurale ha confermato la loro ipotesi.

"Le stesse cellule cerebrali che hanno registrato lo shock del topo nella terza casella hanno anche codificato il suo ricordo della seconda casella poche ore prima", ha detto Cai. "Abbiamo visto il 20% in più di sovrapposizione nei circuiti neurali che hanno registrato le esperienze dell'animale nei ricordi che si sono svolti più vicino nel tempo."

"I ricordi sono diventati correlati nel modo in cui sono stati codificati e memorizzati dal cervello, in modo tale che il richiamo di un ricordo ha innescato il richiamo di un altro ricordo correlato nel tempo", ha spiegato Silva.

Sulla base di una precedente scoperta di Silva, il team di ricerca sapeva che è molto probabile che una cellula codifichi un ricordo quando è eccitata e pronta a sparare. I neuroscienziati si riferiscono a questa condizione come eccitabilità.

"Il cervello eccitabile è già riscaldato", ha detto Silva. "È come allungare i muscoli prima dell'esercizio o far girare il motore della macchina prima di guidare."

Sospettando che l'invecchiamento indebolisca la capacità dei neuroni di eccitare completamente, i ricercatori hanno condotto un esperimento simile su topi di mezza età. Hanno introdotto ciascuno dei topi in due scatole, a cinque ore di distanza, e hanno somministrato uno shock al piede nella seconda scatola.

Quando due giorni dopo restituirono gli animali alle scatole, i risultati furono chiari.

"I topi più anziani si sono congelati solo nella scatola in cui avevano ricevuto uno shock", ha rivelato Cai. "Non hanno reagito nel primo riquadro."

L'uso dei miniscopi ha confermato che il cervello dei topi più anziani non collegava i due ricordi. Ogni memoria è stata codificata sul proprio circuito neurale.

Il team si è poi concentrato sul potenziamento della capacità dei topi più anziani di collegare i ricordi. Cai ha utilizzato uno strumento biologico per eccitare i neuroni in una parte dell'ippocampo - il centro della memoria del cervello - prima di introdurre i topi nella prima scatola.

Ha stimolato le stesse cellule prima di posizionare i topi nella prima scatola e nella seconda scatola, dove hanno ricevuto uno shock al piede due giorni dopo.

"La prova nel budino è arrivata quando abbiamo reintrodotto i topi di mezza età nella prima scatola", ha detto Silva.“Gli animali si sono congelati: ora hanno collegato lo shock che è avvenuto nella seconda scatola al primo. Ciò suggerisce che una maggiore eccitabilità aveva invertito la loro incapacità legata all'età di collegare i ricordi ".

Cai e Silva riferiscono che ora stanno testando l'effetto di un farmaco approvato dalla FDA sulla capacità dei topi di mezza età di collegare i ricordi.

Fonte: Università della California, Los Angeles