Formare e ricordare memorie è un sistema complesso di sincronizzazione e desincronizzazione in diverse parti del cervello. decade3s- anatomia online / Shutterstock

Cerca di ricordare l'ultima cena per cui sei uscito. Forse puoi ricordare il gusto di quella deliziosa pasta, i suoni del pianista jazz nell'angolo, o quella risata chiassosa del portly gentleman a tre tavoli di distanza. Quello che probabilmente non riesci a ricordare è fare uno sforzo per ricordare uno di questi piccoli dettagli.

In qualche modo, il tuo cervello ha rapidamente elaborato l'esperienza e l'ha trasformata in una solida memoria a lungo termine senza alcun serio sforzo da parte tua. E, mentre rifletti su quel pasto oggi, il tuo cervello ha generato un film ad alta definizione del pasto dalla memoria, per il tuo piacere di visione mentale, in pochi secondi.

Indubbiamente, la nostra capacità di creare e recuperare memorie a lungo termine è una parte fondamentale dell'esperienza umana, ma abbiamo ancora molto da imparare sul processo. Ad esempio, ci manca una chiara comprensione di come le diverse regioni del cervello interagiscono al fine di formare e recuperare ricordi. Ma il nostro recente studio getta nuova luce su questo fenomeno mostrando come l'attività neurale in due distinte regioni del cervello interagisca durante il recupero della memoria.

L'ippocampo, una struttura situata nel profondo del cervello, è stato a lungo visto come un hub per la memoria. L'ippocampo aiuta a "incollare" parti della memoria insieme (il "dove" con il "quando") assicurando che i neuroni si accendano insieme. Questo è spesso indicato come "sincronizzazione neurale". Quando i neuroni che codificano per il "dove" si sincronizzano con i neuroni che codificano per il "quando", questi dettagli vengono associati attraverso un fenomeno noto come "Apprendimento hebbiano".

Ma l'ippocampo è semplicemente troppo piccolo per memorizzare ogni piccolo dettaglio di un ricordo. Ciò ha portato i ricercatori a teorizzare che l'ippocampo fa appello alla neocorteccia - una regione che elabora complessi dettagli sensoriali come il suono e la vista - per aiutare a riempire i dettagli di una memoria.

La neocorteccia fa ciò facendo esattamente l'opposto di ciò che fa l'ippocampo: assicura che i neuroni non si accendano insieme. Questo è spesso indicato come "desincronizzazione neurale". Immagina di chiedere a un pubblico di persone 100 i loro nomi. Se sincronizzano la loro risposta (cioè urlano tutti allo stesso tempo), probabilmente non capirai nulla. Ma se desincronizzano la loro risposta (cioè, a turno, pronunciando i loro nomi), probabilmente raccoglierai molte più informazioni da loro. Lo stesso vale per i neuroni neocorticali: se si sincronizzano, fanno fatica a diffondere il loro messaggio, ma se si desincronizzano, le informazioni arrivano facilmente.

La nostra ricerca ha trovato che l'ippocampo e la neocorteccia collaborano infatti nel ricordare un ricordo. Ciò accade quando l'ippocampo sincronizza la sua attività per incollare parti della memoria insieme e successivamente aiuta a richiamare la memoria. Nel frattempo, la neocorteccia desincronizza la sua attività per aiutare a elaborare le informazioni sull'evento e in seguito aiuta a elaborare le informazioni sulla memoria.

Di gatti e biciclette

Abbiamo testato pazienti con epilessia 12 tra 24 e 53 anni di età. Tutti avevano elettrodi posizionati direttamente all'interno del tessuto cerebrale dell'ippocampo e della neocorteccia come parte del trattamento per la loro epilessia. Durante l'esperimento, i pazienti hanno appreso le associazioni tra stimoli diversi (come parole, suoni e video) e in seguito hanno ricordato queste associazioni. Ad esempio, a un paziente può essere mostrata la parola "gatto" seguita da un video di una bicicletta che percorre una strada.

Il paziente avrebbe quindi cercato di creare un legame vivido tra i due (forse il gatto in sella alla bici) per aiutarli a ricordare l'associazione tra i due elementi. Successivamente, verrà presentato uno degli elementi e verrà chiesto di ricordare l'altro. I ricercatori hanno quindi esaminato come l'ippocampo interagiva con la neocorteccia quando i pazienti stavano imparando e ricordando queste associazioni.

Durante l'apprendimento, l'attività neurale nella neocorteccia viene desincronizzata e quindi, circa 150 millisecondi dopo, l'attività neurale nell'ippocampo si sincronizza. Apparentemente, le informazioni sui dettagli sensoriali degli stimoli venivano prima elaborate dalla neocorteccia, prima di essere passate all'ippocampo per essere incollate insieme.

Abbiamo scoperto che l'ippocampo e la neocorteccia lavorano a stretto contatto durante la formazione e il recupero dei ricordi. Orawan Pattarawimonchai / Shutterstock

Affascinante, questo schema si è invertito durante il recupero - l'attività neurale nell'ippocampo prima sincronizzata e poi, circa 250 millisecondi dopo, l'attività neurale nella neocorteccia desincronizzata. Questa volta, è sembrato che l'ippocampo abbia prima ricordato un senso della memoria e poi abbia iniziato a chiedere dettagli alla neocorteccia.

I nostri risultati supportano una teoria recente il che suggerisce che una neocorteccia desincronizzata e un ippocampo sincronizzato devono interagire per formare e richiamare ricordi.

Mentre la stimolazione cerebrale è diventata un metodo promettente per potenziare le nostre strutture cognitive, si è dimostrato difficile stimolare l'ippocampo per migliorare la memoria a lungo termine. Il problema chiave è che l'ippocampo si trova in profondità nel cervello ed è difficile da raggiungere con la stimolazione cerebrale che viene applicata dal cuoio capelluto. Ma i risultati di questo studio presentano una nuova possibilità. Stimolando le regioni della neocorteccia che comunicano con l'ippocampo, forse l'ippocampo può essere indirettamente spinto per creare nuovi ricordi o ricordare quelli vecchi.

Comprendere di più sul modo in cui l'ippocampo e la neocorteccia lavorano insieme durante la formazione e il richiamo dei ricordi potrebbe essere importante per lo sviluppo di nuove tecnologie che potrebbero aiutare a migliorare la memoria per coloro che soffrono di menomazioni cognitive come la demenza, nonché a potenziare la memoria nella popolazione in generale.

Informazioni sugli autori

Benjamin J. Griffiths, Dottoressa ricercatrice, Università di Birmingham e Simon Hanslmayr,, Università di Birmingham

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

books_behavior