Cervello: increspature elettriche per ritrovare i ricordi

Un suono, un odore, una parola può inondare la nostra mente di ricordi di esperienze passate. In uno studio sui pazienti epilettici, i ricercatori del National Institutes of Health americano hanno scoperto che alcuni secondi prima di ricordare questi eventi, piccole onde elettriche, scorrono attraverso le parti più importanti del nostro cervello per la conservazione dei ricordi, ponendo le basi per il recupero dei medesimi.

“Abbiamo dimostrato per la prima volta che le ‘increspature’ possono essere i substrati neurali attraverso i quali il cervello umano recupera con successo i ricordi – ha detto Kareem Zaghloul, neurochirurgo e ricercatore presso National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) e autore senior dello studio pubblicato su Science. “Questi risultati ci aiutano a capire come il cervello elabora i dettagli delle nostre passate esperienze di veglia o memorie episodiche“.

Le onde elettriche che ritrovano i ricordi

Per anni, il team del Dr. Zaghloul ha utilizzato griglie di elettrodi impiantati chirurgicamente per registrare l’attività elettrica del cervello in pazienti con epilessia resistenti ai farmaci e iscritti ad uno studio presso il Centro Clinico del NIH. Le registrazioni hanno aiutato a identificare la fonte delle crisi epilettiche e offrono l’opportunità di studiare come il cervello codifica i ricordi.

Come molti laboratori hanno stabilito, il team del Dr. Zaghloul sapeva che le nostre memorie episodiche sono controllate dai neuroni in almeno due diverse parti del cervello, ma non sapeva esattamente come le cellule lavorassero insieme per recuperare i ricordi. Sulla base di un numero crescente di prove, sospettavano che le onde elettriche brevi e ad alta frequenza viste nelle increspature potessero in qualche modo essere coinvolte. Per esempio, due precedenti studi avevano suggerito come le onde potessero essere importanti per consolidare i ricordi durante il sonno.

Poi, nel 2017, un gruppo osservò ripples che scorrevano simultaneamente nel lobo temporale mediale (MTL) e nella neocorteccia del cervello di un ratto e valutò come questa attività sembrasse giocare un ruolo nell’apprendimento.

Ripples simultanei laddove risiedono i ricordi

Riesaminando i dati fino allora raccolti alla luce di questa intuizione, l’équipe ha anche trovato attività di increspatura in parti chiave del cervello dei pazienti. In particolare, hanno visto le ondulazioni verificarsi quasi simultaneamente lobo temporale mediale (MTL) e nella corteccia di associazione, un’area della neocorteccia nota per elaborare le nostre esperienze.

In altre parole, quando hanno individuato le increspature in un’area, c’era una buona probabilità che le trovassero nell’altra. Al contrario, non hanno visto alcuna evidenza di attività coordinata tra l’MTL e le aree corticali del cervello che controllano i nostri movimenti e sensazioni, suggerendo che l’attività simultanea che hanno osservato può essere correlata alla memoria episodica.

Successivamente, hanno analizzato i dati registrati mentre i pazienti giocavano ai giochi di memoria. Per questo, ai pazienti seduti davanti a uno schermo è stato chiesto di imparare coppie di parole, come “dito” e “ago”. Più tardi, i loro ricordi sono stati testati facendo lampeggiare una parola sullo schermo e chiedendo al paziente di dichiarare la sua parola associata. Il team ha così scoperto che l’attività di ripple simultaneo spesso accadeva qualche millisecondo prima che un paziente ricordasse correttamente una coppia di parole. Non è stata osservata alcuna coordinazione quando i pazienti hanno risposto in modo errato, né si è verificato quando i pazienti stavano imparando le coppie.

Infine, il team ha scoperto che la sincronizzazione dell’ondulazione vista prima del richiamo della memoria corretta ha spesso innescato modelli di attività elettrica come quelli visti nella corteccia dell’associazione durante l’apprendimento.

Diversi studi hanno dimostrato che quando recuperiamo i ricordi, il cervello riattiva l’attività neurale che si è verificata quando abbiamo vissuto per la prima volta un evento. I risultati del team hanno suggerito che le increspature coordinate tra l’MTL e la neocorteccia possano essere una parte importante di questo processo.

“I nostri risultati suggeriscono che l’attività coordinata dell’ondulazione può giocare un ruolo critico nel riprodurre i codici neurali alla base delle nostre memorie“, ha detto il Dr. Zaghloul.