Come recuperare i ricordi perduti 07.06.2015

Molto spesso, quando parlano di amnesia, intendono la sua varietà anterograda o retrograda. È facile distinguerli: amnesia anterograda - una violazione della memoria su ciò che è accaduto dopo l'inizio della malattia; retrogrado: memoria alterata di ciò che è accaduto prima dell'inizio della malattia. Entrambi possono accadere a una persona a causa di una lesione cerebrale, oa causa di un forte stress, oa causa di una grave malattia neurologica (ad esempio, la sindrome di Alzheimer). Ovviamente, la causa specifica dell'amnesia è che alcuni neuroni legati alla registrazione e alla memorizzazione delle informazioni, per qualche motivo, smettono di funzionare come dovrebbero. Ma qual è l'essenza di questi problemi? Alcuni (e la maggior parte) difendono l'ipotesi che le informazioni siano semplicemente perse dai circuiti neurali in modo che non possano essere recuperate. Altri credono che qui abbiamo a che fare con un problema di accesso, che l'informazione sia ancora nella memoria del cervello, ma è stata bloccata e non possiamo raggiungerla.

A quanto pare, l'ipotesi di accesso bloccato è ancora vera: i risultati degli esperimenti di Susumu Tonegawa e dei dipendenti del suo laboratorio al Massachusetts Institute of Technology parlano a suo favore. Lo stesso Tonegawa ha ricevuto il Premio Nobel nel 1987 per la scoperta del principio genetico della formazione della diversità anticorpale, ma poi è passato ai meccanismi di memoria cellulare. E qui lui e i suoi colleghi hanno ottenuto un successo eccezionale. Così, ad esempio, proprio l'anno scorso hanno pubblicato diversi articoli in cui hanno descritto come il cervello ricorda la sequenza degli eventi e come la memoria di lavoro viene corretta quando improvvisamente ci rendiamo conto di aver fatto qualcosa di sbagliato. Infine, nel loro articolo su Nature dello scorso anno, hanno parlato della riprogrammazione della memoria emotiva: influenzando i neuroni dell'ippocampo, i ricercatori sono stati in grado di trasformare letteralmente i brutti ricordi in buoni.

Nel 2012 il gruppo di Tonegawa è stato in grado di confermare l'esistenza di cellule engram nell'ippocampo (uno dei principali centri della memoria). Un engram è inteso come una traccia lasciata da uno stimolo; se parliamo di neuroni, allora un segnale ripetuto - un suono, un odore, un certo ambiente, ecc. - dovrebbe provocare in essi dei cambiamenti fisici e biochimici. Se lo stimolo viene poi ripetuto, la "traccia" viene attivata e le cellule in cui è presente richiameranno l'intera memoria dalla memoria. In altre parole, i nostri neuroni engram ("chiave") sono responsabili dell'accesso alle informazioni registrate e, affinché possano funzionare da soli, devono essere influenzati da un segnale chiave. Ma, inoltre, tali cellule devono essere in grado di preservare in qualche modo tracce di stimoli. In pratica, ciò significa che le sinapsi intercellulari dovrebbero essere rafforzate tra le cellule engram: più sono forti, più il segnale passerà in modo affidabile tra di loro, più i neuroni ricorderanno un certo stimolo. Tuttavia, fino a poco tempo fa, non c'erano conferme sperimentali qui: nessuno sapeva se in tali neuroni si verificassero effettivamente cambiamenti biochimici specifici associati alla memorizzazione di uno stimolo.

I ricercatori hanno utilizzato gli stessi metodi di optogenetica che hanno permesso loro di confermare l'esistenza stessa di cellule "chiave" alcuni anni fa. Ricordiamo che l'essenza dell'optogenetica è che un neurone introduce una proteina fotosensibile che forma un canale ionico nella membrana cellulare: un segnale luminoso apre il canale, gli ioni vengono ridistribuiti su entrambi i lati della membrana e il neurone si "accende" o "si addormenta", a seconda di ciò che è necessario in una particolare esperienza. In primo luogo, hanno trovato cellule nell'ippocampo dei topi che accendevano i ricordi quando essi stessi venivano attivati ​​dalla luce. Queste cellule, come scrivono gli autori del lavoro nel loro articolo su Science, hanno davvero rafforzato le connessioni intercellulari - in altre parole, hanno formato insieme un interruttore neurale che, su un segnale, ha aperto l'accesso a un certo blocco di informazioni. Un maggiore contatto intercellulare significa che la cellula ha bisogno di più proteine ​​​​che servono la sinapsi, cioè tutto si basa sul processo di biosintesi proteica. La sintesi nei neuroni è stata disattivata con un antibiotico, e questo è stato fatto immediatamente dopo che il topo ha memorizzato qualcosa. Le sinapsi in questo caso sono rimaste fragili e, soprattutto, il topo non è riuscito a ricordare nulla il giorno successivo quando è stato esposto allo stesso stimolo attivo durante l'allenamento. Si è rivelata una vera amnesia retrograda: il ricordo di ciò che è accaduto prima della scomparsa del trattamento antibiotico ed è stato impossibile ripristinarlo con l'aiuto di stimoli ordinari.

Ma le stesse cellule engram che avrebbero dovuto rispondere a uno stimolo chiave e che erano silenziose a causa delle sinapsi indebolite hanno portato modifiche optogenetiche. E ora, se sono stati attivati ​​​​con l'aiuto di un impulso luminoso, il ricordo degli animali è tornato. Se scartiamo i dettagli su cellule switch speciali, sinapsi e sintesi proteica, si scopre che i neuroscienziati hanno ripristinato la memoria con l'aiuto di un lampo di luce al cervello.

Ma l'enfasi dovrebbe comunque essere posta sui neuroni engram, non importa quanto strano possa sembrare il loro nome per un udito insolito. In precedenza, il laboratorio di Tonegawa è stato in grado di dimostrare che non solo una cellula è responsabile dell'attivazione della memoria, ma un circuito neurale di molti di questi neuroni. Sulla base dei nuovi dati, i ricercatori propongono il seguente diagramma di come è organizzata la memoria nel cervello dei mammiferi (e, forse, in generale, nella maggior parte degli animali con un sistema nervoso centrale). Il suo punto principale è che diverse strutture sono responsabili dell'archiviazione e dell'attivazione della memoria: gruppi di cellule engram si prendono cura di altri circuiti neurali che immagazzinano blocchi di informazioni e i neuroni di attivazione possono in un certo senso essere paragonati ai bibliotecari che prestano libri su richiesta. Inoltre, la relazione tra neuroni di attivazione e neuroni di immagazzinamento può essere diversa, ad esempio, una rete di attivazione può agire su più unità di memoria contemporaneamente e le relazioni specifiche tra queste e le altre devono ancora essere studiate correttamente.

Naturalmente, questo non significa che il deterioramento o la perdita di memoria sia dovuto solo a malfunzionamenti nelle celle dell'engram, i problemi possono iniziare anche nella "memoria principale". Tuttavia, da un punto di vista pratico, è comunque utile sapere su quali cellule nervose occorre agire per ripristinare ricordi a lungo dimenticati, perché può darsi che i ricordi stessi non siano scomparsi, basta solo “ sveglia” le cellule che ne sono responsabili.