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Comprendere le emozioni dietro i ricordi
Leader di pensiero, Professor Kay Tye, Wylie Vale-Stuhl, Salk Institute for Biological Studies In questa intervista, parliamo con il Professor Kay Tye e Hao Li della loro ultima ricerca sui ricordi e di come possiamo iniziare a comprendere le emozioni dietro di essi. Potresti presentarti e raccontarci cosa ha ispirato la tua carriera in neurobiologia? Mi chiamo Kay Tye e sono madre di due bambini, di 6 e 9 anni. Quando ero al liceo, ero abbastanza sicura che un giorno sarei diventata una scrittrice e avevo un grande interesse per la letteratura inglese, che...
Comprendere le emozioni dietro i ricordi
In questa intervista parliamo con il professor Kay Tye e Hao Li della loro ultima ricerca sui ricordi e di come possiamo iniziare a comprendere le emozioni dietro di essi.
Potresti presentarti e raccontarci cosa ha ispirato la tua carriera in neurobiologia?
Mi chiamo Kay Tye e sono madre di due bambini, di 6 e 9 anni. Quando ero al liceo, ero abbastanza certa che un giorno sarei diventata una scrittrice e avevo un vivo interesse per la letteratura inglese, che era una "scelta poco pratica" in una famiglia con due genitori scienziati. Rifletto sul mio immenso privilegio di essere stato cresciuto da un biologo e da un teorico delle stringhe, entrambi i quali sembravano sempre amare il proprio lavoro; ma allora ero un adolescente ribelle e volevo specializzarmi in inglese. Una delle cose che ho amato di più della letteratura è stato il modo in cui si svolgono le storie e il modo in cui i personaggi si sviluppano e si rivelano a noi. La migliore letteratura, secondo me, era caratterizzata dalla capacità di catturare l'esperienza soggettiva di qualcun altro e di fissarla nella memoria.
Ero curioso di sapere come possiamo essere tutti così diversi nelle nostre reazioni ed esperienze percepite, ma tutti abbiamo alcuni aspetti che sono fondamentalmente uguali. Mi sono interessato alla psicologia e la ricerca di risposte su come vengono effettivamente implementate le esperienze più indescrivibili in biologia è diventata un sogno irrealizzabile.
I corsi di neuroscienze a cui sono stato esposto all'inizio si concentravano principalmente sui sistemi sensoriali e motori piuttosto che sui meccanismi neurali dei pensieri e dei sentimenti. Il ricordo è stato sicuramente qualcosa che ha suscitato il mio interesse. Ho molti momenti in cui "sapevo" che sarei (forse) diventato un neuroscienziato, ma vale la pena menzionarlo per il privilegio dell'esperienza che difficilmente potevo apprezzare come principiante che non aveva ancora completato il corso introduttivo di psicologia: ho incontrato Henry Molaison, meglio conosciuto come paziente caso studio HM - l'uomo che aveva una lobectomia temporale bilaterale che lo aveva lasciato senza ippocampo e incapace di formare nuovi ricordi.
I vecchi ricordi erano sicuri e cristallini, ma nuovi ricordi (incontrare una nuova persona, ricordare se avevi pranzato, guardarti allo specchio ed essere scioccato nel vedere il volto di un vecchio invece del riflesso di un uomo più giovane che conoscevi decenni fa dopo la sua lobectomia temporale).
I nostri ricordi, sentimenti, pensieri e relazioni con gli altri sono i processi che mi hanno affascinato da quando riesco a ricordare, e sono più curioso che mai di capirli.
Credito immagine: Net Vector/Shutterstock.com
Ogni esperienza vissuta da un individuo è associata a un sentimento; questo è chiamato “mappatura di valenza”. Puoi dirci di più su come funziona?
Quasi tutti i nostri comportamenti sono motivati da due valenze emotive: la ricerca della ricompensa e l’evitamento della punizione. Mentre sperimentiamo il mondo che ci circonda, siamo costantemente bombardati da stimoli sensoriali, la maggior parte dei quali non sono importanti. Dobbiamo filtrare rapidamente le informazioni più importanti per prendere una decisione.
Per fare ciò, il nostro cervello assegnerebbe un valore positivo o negativo allo stimolo ambientale attraverso l’apprendimento, permettendoci di utilizzare lo stimolo come spunto per associare un’esperienza positiva o negativa e prevedere risultati futuri. Chiamiamo questo processo assegnazione di valenza.
Hai già condotto una ricerca sulla mappatura della valenza nei topi. In che modo questo studio ha contribuito a fornire una base per la tua ultima ricerca?
Abbiamo precedentemente scoperto che i neuroni distinti dell'amigdala codificano la ricompensa e la punizione in seguito all'apprendimento associativo. Ma come sono legati gli stimoli esterni alle ricompense o alle punizioni?
Nel presente studio, abbiamo esaminato specificamente come i neuroni dell’amigdala sono modellati per codificare la ricompensa o la punizione e come questi neuroni possono legare le informazioni sugli stimoli predittivi e sui risultati a distanza di molti secondi. Abbiamo precedentemente confrontato i profili di espressione trascrittomica tra questi diversi neuroni dell'amigdala definiti dalla proiezione e scoperto che il gene del recettore della neurotensina è arricchito in una popolazione rispetto all'altra. Ciò ci ha portato a ipotizzare che la neurotensina potrebbe essere un ottimo candidato per risolvere il problema dell’assegnazione della valenza.
Nella tua ricerca più recente, hai esaminato i sentimenti associati ai ricordi. Puoi dirci di più su come hai condotto il tuo studio?
Per esaminare la mappatura della valenza, o come i topi possono associare le emozioni ai ricordi, abbiamo addestrato i topi ad associare un tono uditivo alla ricompensa del saccarosio e un altro tono uditivo alla punizione shock.
Una volta appresa l'associazione, i topi si avvicinavano alla porta del saccarosio in risposta al tono che prevedeva l'erogazione del saccarosio e si bloccavano o correvano in risposta al tono che prevedeva l'erogazione dello shock.
Cosa hai scoperto?
Abbiamo monitorato i cambiamenti nella concentrazione di neurotensina nell'amigdala durante l'apprendimento utilizzando un nuovo sensore di neurotensina geneticamente codificato e abbiamo scoperto che la concentrazione di neurotensina nell'amigdala veniva aumentata dalla ricompensa e diminuita dalla punizione.
Di conseguenza, se manipoliamo artificialmente la concentrazione di neurotensina nell’amigdala utilizzando CRISPR o optogenetica, possiamo influenzare il comportamento degli animali verso la ricompensa o la punizione. Più neurotensina nell’amigdala –> ricompensa; meno neurotensina nell’amigdala –> punizione
Credito fotografico: Andrii Vodolazhskyi/Shutterstock.com
Nel tuo studio, hai utilizzato CRISPR per isolare la funzione dei neurotrasmettitori, la prima volta che è stato utilizzato per questo scopo. Quanto è stata importante questa tecnologia di editing genetico per la tua ricerca e in che modo i continui progressi nelle scienze della vita contribuiscono a portare a nuove scoperte scientifiche in altri settori?
Gli esperimenti CRISPR sono estremamente importanti nel nostro studio perché questo approccio ci ha permesso di isolare selettivamente la segnalazione della neurotensina senza influenzare altri neurotrasmettitori (come il glutammato) che vengono consegnati anche ai bersagli a valle insieme alla neurotensina. In questo modo possiamo essere sicuri che gli effetti di questa manipolazione CRISPR sono specifici per il contributo della neurotensina, ma non per gli altri neurotrasmettitori rilasciati contemporaneamente.
Ad alcuni livelli, il progresso nelle scienze della vita è limitato dalla scoperta di nuovi strumenti che ci permetterebbero di studiare i problemi biologici in modo molto più approfondito e preciso.
In che modo la tua ricerca potrebbe potenzialmente aiutare a comprendere meglio i disturbi di salute mentale come l’ansia e il disturbo da stress post-traumatico? Ciò potrebbe portare a nuove cure?
L’umore può variare entro un certo intervallo da un giorno all’altro. Tuttavia, se la fluttuazione è fuori intervallo, è considerata una patologia. In generale, un’eccessiva elaborazione positiva (ricompensa) porta a comportamenti di dipendenza come il gioco d’azzardo o la dipendenza dalla droga, mentre un’eccessiva elaborazione negativa (punizione) porta a depressione o ansia.
Abbiamo scoperto che l’alterazione del rilascio di neurotensina nell’amigdala può produrre stati di ricompensa o punizione. Ci consente di modulare la neurotensina per bilanciare/compensare l'elaborazione disadattiva/eccessiva della valenza positiva o negativa negli stati patologici.
Credito fotografico: Motortion Films/Shutterstock.com
Quali sono i prossimi passi per te e la tua ricerca?
L'autore principale, Hao Li, sta aprendo il proprio laboratorio di ricerca presso la Northwestern University, dove continuerà a ricercare i ruoli di vari neuropeptidi nella salute e nella malattia.
Dove possono i lettori trovare maggiori informazioni?
A proposito del professor Kay Tye
Kay Tye si è laureata al MIT nel 2003 con una specializzazione in scienze del cervello e cognitive e ha conseguito il dottorato di ricerca presso l'UCSF con una tesi incentrata su come l'amigdala sperimenta la plasticità per l'apprendimento tramite ricompensa. Ha completato la sua formazione post-dottorato con Karl Deisseroth a Stanford e il suo lavoro si è concentrato sull'ottimizzazione di proiezioni specifiche nell'amigdala per controllare bidirezionalmente l'ansia.
Ha fondato il suo laboratorio al MIT nel 2012, concentrandosi sulla comprensione dei meccanismi dei circuiti neurali della valenza emotiva, dove ha ricevuto un incarico nel 2018. Nel 2019, ha trasferito il suo laboratorio dal MIT al Salk Institute ed è diventata Wylie Chair Professor del Systems Neurobiology Laboratory. Nel 2021, è diventata ricercatrice presso l'Howard Hughes Medical Institute.
Informazioni sul dottor Hao Li
Hao è nato e cresciuto a Pechino, in Cina, poi si è trasferito negli Stati Uniti dopo aver conseguito una laurea presso l'Università di Shandong. Ha completato il suo dottorato di ricerca. in neuroscienze presso la Medical University of South Carolina e ha lavorato nel laboratorio del Dr. Thomas Jhou. Nel 2019, Hao si è unito alla dottoressa Kay Tye presso il Salk Institute.
Hao è ora un professore assistente entrante presso il Dipartimento di Psichiatria e Scienze comportamentali e il Dipartimento di Neuroscienze della Northwestern University.
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