“Dove sono le mie chiavi?”: uno studio fa luce sul recupero della memoria

Immagine: Public Domain.

Lo studio identifica un diverso insieme di singoli neuroni nella corteccia frontale mediale che è responsabile del processo decisionale basato sulla memoria.

I risultati hanno implicazioni per il trattamento della malattia di Alzheimer, della schizofrenia e altri disturbi associati a problemi di flessibilità cognitiva.

La maggior parte di noi conosce quella sensazione di provare a recuperare un ricordo che non arriva subito. Potresti guardare una commedia romantica con quel famoso attore e non riesci a ricordare il suo nome. Mentre il recupero della memoria è stato oggetto di innumerevoli studi sugli animali e di altri lavori di neuroimaging sull’uomo, esattamente come funziona il processo e come prendiamo le decisioni sulla base dei ricordi è rimasto poco chiaro.

In un nuovo studio pubblicato nel numero del 26 giugno della rivista Science, un team collaborativo di neuroscienziati del Caltech e del Cedars-Sinai Medical Center di Los Angeles ha identificato diverse serie di singoli neuroni responsabili del processo decisionale basato sulla memoria, un segno distintivo della flessibilità del cervello umano. “Un aspetto essenziale della flessibilità cognitiva è la nostra capacità di cercare selettivamente informazioni nella memoria quando ne abbiamo bisogno”, afferma l’autore senior Ueli Rutishauser (PhD ’08), associato di biologia e bioingegneria presso Caltech e Professore di Neuroscienze del Board of Governors presso Centro medico Cedars-Sinai. “Questa è la prima volta che sono stati individuati i neuroni nel cervello umano che segnalano decisioni basate sulla memoria. Inoltre, il nostro studio mostra come i ricordi vengono trasferiti in modo selettivo al lobo frontale e solo quando è necessario ”. Lo studio, che ha implicazioni per il trattamento dei problemi di memoria associati alla malattia di Alzheimer, epilessia e schizofrenia, è stato condotto in pazienti che erano già sottoposti a un intervento chirurgico al cervello per il trattamento delle loro convulsioni. I volontari hanno visualizzato le immagini su uno schermo e hanno risposto a diversi tipi di domande sulle immagini, mentre i ricercatori hanno registrato l’attività dei singoli neuroni nel cervello usando elettrodi impiantati.

Ad esempio, a un soggetto potrebbe essere mostrata una foto di qualcuno che non aveva mai visto prima e gli veniva chiesto: “Hai mai visto questa faccia prima?” o “È una faccia?” Le due domande, rispettivamente, aiutano i ricercatori a distinguere tra una decisione basata sulla memoria e una decisione basata non sui ricordi, ma su categorie, come i volti. “Prendiamo sempre decisioni basate sui ricordi recuperati”, afferma l’autore principale Juri Minxha (PhD ’18), studioso post dottorato presso Cedars Sinai e presso Caltech.

‘In quale ristorante dovrei ordinare cibo stasera?’ o ‘Dove dovrei cercare le chiavi?’.

“In questo studio, abbiamo posto semplici domande “sì o no” progettate per consentire a un volontario di accedere alla sua memoria recente o alla sua conoscenza categorica “. La codifica e il recupero delle memorie avviene nella parte medio-bassa del cervello in una regione chiamata lobo temporale mediale, che include l’ippocampo. I processi decisionali coinvolgono una regione nella parte anteriore del cervello chiamata corteccia frontale mediale. “La capacità di coinvolgere e utilizzare in modo flessibile i nostri ricordi per prendere decisioni dipende dalle interazioni tra i lobi frontale e temporale, il primo è il sito del controllo esecutivo e il secondo è dove sono memorizzati ricordi di questo tipo. Poco si sapeva prima su come si verificano le interazioni tra queste due parti del cervello umano ”, afferma Rutishauser.

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Nello studio, i ricercatori hanno monitorato singoli neuroni sia nel lobo temporale che nel lobo frontale di 13 soggetti. I risultati hanno rivelato neuroni che codificano memorie nel lobo temporale e “neuroni di scelta della memoria” nel lobo frontale; questi neuroni non immagazzinano ricordi, piuttosto aiutano a recuperarli. Sia il lobo temporale mediale che la corteccia frontale mediale diventano attivi quando la decisione richiede che il paziente ricordi qualcosa. L’interazione tra queste due strutture cerebrali consente il recupero della memoria con successo , afferma Minxha. “Quindi, se chiediamo a un paziente se ha già visto una faccia prima, i neuroni in entrambe le regioni diventano attivi. Ma se mostriamo loro la stessa immagine e chiediamo: “È una faccia?”. i neuroni della scelta della memoria rimangono silenziosi. Invece, vediamo una seconda distinta popolazione di neuroni nel lobo frontale, che supporta l’attuale obiettivo del soggetto di categorizzare l’immagine “.

Lo studio ha anche identificato una diversa serie di “neuroni di contesto” nel lobo frontale. Questi neuroni codificano le informazioni sulle istruzioni fornite a un soggetto per un determinato compito. Ad esempio, ai soggetti è stato detto di premere un pulsante o di usare i movimenti oculari per trasmettere la loro risposta a una domanda; i neuroni del contesto segnalavano quale di queste due azioni intraprendere, indipendentemente da quale fosse la risposta alla domanda.

Credit: CalTech.

“È interessante notare che abbiamo scoperto che la decisione era rappresentata dai neuroni di scelta della memoria in modo astratto, in modo tale che gli stessi neuroni potessero segnalare queste informazioni in contesti diversi. Questo probabilmente spiega gran parte della flessibilità che vediamo nel processo decisionale umano “, afferma Ralph Adolphs, Bren Professor di Psicologia, Neuroscienze e Biologia di Caltech; Direttore del Caltech Brain Imaging Center e un membro di facoltà affiliato del Tianqiao e Chrissy Chen Institute for Neuroscience presso Caltech. La comunicazione tra i lobi temporali e frontali è stata osservata anche analizzando le onde theta, che sono comuni nel lobo temporale. I ricercatori hanno scoperto che i neuroni nel lobo frontale allineavano selettivamente la loro attività con le onde theta nel lobo temporale solo quando i soggetti prendevano una decisione basata sulla memoria. I ricercatori affermano di poter persino dire se un soggetto avrebbe identificato correttamente un volto semplicemente in base a quanto fortemente i neuroni di scelta della memoria nei lobi frontali hanno coordinato la loro attività con le onde theta nel lobo temporale.
“Il nostro studio rivela diversi elementi chiave che rendono la cognizione umana così flessibile”, afferma Adolphs.
Fonte: Caltech