Le sinapsi trasmettono segnali elettrici. Svitlana Pavliuk

Durante le prime settimane del nuovo anno, le risoluzioni sono spesso accompagnate da tentativi di apprendere nuovi comportamenti che migliorano la salute. Speriamo che le vecchie cattive abitudini scompariranno e nuove abitudini salutari diventeranno automatiche.

Ma come può essere riprogrammato il nostro cervello per assicurare che una nuova abitudine salutare possa essere appresa e mantenuta?

Apprendimento hebbiano

In 1949, psicologo canadese Donald Hebb ha proposto la teoria dell'apprendimento hebbiano per spiegare come un compito di apprendimento si trasforma in una memoria a lungo termine. In questo modo, le abitudini salutari vengono automaticamente mantenute dopo la loro ripetizione continua.

L'apprendimento e la memoria sono una conseguenza di come le nostre cellule cerebrali (i neuroni) comunicano tra loro. Quando impariamo, i neuroni comunicano attraverso trasmissioni molecolari che saltano attraverso le sinapsi producendo un circuito di memoria. Conosciuto come potenziamento a lungo termine (LTP), più spesso viene ripetuto un compito di apprendimento, più spesso la trasmissione continua e più forte diventa un circuito di memoria. È questa capacità unica dei neuroni di creare e rafforzare le connessioni sinaptiche mediante un'attivazione ripetuta che conduce all'apprendimento hebbiano.

Memoria e ippocampo

Capire il cervello richiede un'indagine attraverso approcci diversi e da una varietà di specialità. Il campo delle neuroscienze cognitive inizialmente si sviluppò attraverso un piccolo numero di pionieri. I loro disegni sperimentali e le osservazioni hanno portato alla base di come comprendiamo l'apprendimento e la memoria oggi.

I contributi di Donald Hebb alla McGill University rimangono la forza trainante per spiegare la memoria. Sotto la sua supervisione, neuropsicologo Brenda Milner ha studiato un paziente con memoria alterata dopo una lobectomia. Ulteriori studi con neurochirurgo Wilder Penfield ha permesso a Milner di espandere il suo studio della memoria e dell'apprendimento nei pazienti sottoposti a chirurgia cerebrale.

La scoperta di Milner avvenne mentre studiava un paziente che aveva subito la rimozione dell'ippocampo su entrambi i lati del cervello che portava all'amnesia. Notò che il paziente poteva ancora apprendere nuovi compiti ma non poteva trasferirli nella memoria a lungo termine. In questo modo, il l'ippocampo è stato identificato come il sito richiesto per il trasferimento della memoria a breve termine alla memoria a lungo termine in cui l'apprendimento hebbiano ha luogo.

In 2014, all'età di 95, Milner ha vinto il Premio Kavli norvegese nelle neuroscienze per la scoperta di 1957 dell'importanza dell'ippocampo nella memoria.

Anche ricompensato con il Kavli in 2014 era il neuroscienziato John O'Keefe, che scoprì che anche l'ippocampo ospitava posiziona le cellule creare un mappa cognitiva permettendoci di andare da una posizione all'altra attraverso la nostra memoria. O'Keefe ha anche ricevuto il Premio Nobel 2014 in medicina.

L'attivazione neuronale ripetuta nell'ippocampo porta effettivamente alla memoria è stata scoperta dal neuroscienziato Tim Bliss; per questa ricerca, Bliss ha ricevuto il Brain Prize della Fondazione Lundbeck in 2016.

Presi insieme, Milner, Bliss e O'Keefe hanno stabilito il paradigma di Hebb e del suo famoso assioma: "i neuroni che sparano insieme, legano insieme".

Memoria in animali non umani

I principali progressi negli organismi non umani ci insegnano i meccanismi di memoria che possono essere applicati agli esseri umani. Eric Kandel della Columbia University è stato premiato con il Premio Nobel 2000 in medicina per la sua astuta scelta del lumaca di mare (Aplysia) per capire l'apprendimento hebbiano.

Kandel ha prodotto prove conclusive che la memoria era una conseguenza della segnalazione ripetuta a un neurone che rispondeva a un compito di apprendimento che avrebbe innescato la produzione di acido ribonucleico (RNA). Il risultato finale era una nuova espressione proteica che portava ad aumenti delle connessioni sinaptiche.

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Il prossimo balzo in avanti è avvenuto a McGill quando era biologo molecolare Nahum Sonenberg ha scoperto un meccanismo chiave che regola la formazione della memoria nell'ippocampo, vale a dire il fattore di iniziazione della sintesi proteica. La scoperta ha rivelato che durante la formazione della memoria, è il fattore di attivazione della sintesi proteica nei neuroni dell'ippocampo che influenza la riprogrammazione necessaria per la generazione del "cablaggio" delle nuove connessioni sinaptiche.

Una pillola di memoria?

Il lavoro di Sonenberg ha scosso il mondo degli scienziati che lavorano su come la sintesi proteica è stata controllata. Uno dei più importanti nel campo, il biologo molecolare Peter Walter è stato contattato da Sonenberg. Insieme, hanno identificato a composto chimico hanno chiamato ISRIB ciò influenzerebbe lo stesso fattore di iniziazione della sintesi proteica la cui importanza è stata rilevata da Sonenberg.

I risultati sono stati spettacolari, con un incredibile miglioramento della memoria nei topi dopo la somministrazione di ISRIB. Walter ha ora esteso questo per includere il restauro della memoria nei topi che si stanno riprendendo da un trauma cerebrale.

Oggi, qualsiasi progresso viene attentamente esaminato dal momento che i disturbi della memoria negli esseri umani - dai disturbi della memoria associati all'età alla demenza all'Alzheimer - sono a livelli vicini alla pandemia negli anziani. L'Organizzazione Mondiale della Sanità stima che a 10 milione di pazienti all'anno venga diagnosticata la sola demenza con un numero totale globale stimato a 50 milioni.

Circa l'autore

John Bergeron, emerito Robert Reford Professore e professore di medicina, McGill University. John Bergeron ringrazia con gratitudine Kathleen Dickson come coautore.

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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