Lo studio mostra le basi strutturali della formazione della memoria nel cervello dei topi

Lo studio mostra le basi strutturali della formazione della memoria nel cervello dei topi

In uno studio sostenuto dal National Institutes of Health (NIH), i ricercatori hanno dimostrato le basi strutturali della formazione della memoria in un’ampia rete di neuroni nel cervello dei topi. Questo lavoro mette in luce la natura fondamentalmente flessibile della creazione della memoria, descrivendo i cambiamenti legati all’apprendimento a livello cellulare e subcellulare con una risoluzione senza precedenti. Comprendere questa flessibilità può spiegare perché la memoria e i processi di apprendimento a volte vanno male.

I risultati, pubblicati inScienzahanno dimostrato che i neuroni associati a una traccia di memoria riorganizzavano le loro connessioni con altri neuroni attraverso una connessione atipica chiamata pulsante multisinaptico. In un pulsante multisinaptico, l'assone del neurone che trasmette il segnale con la vendita dell'informazione contatta diversi neuroni che ricevono il segnale. Secondo i ricercatori, i pulsanti multisinaptici potrebbero consentire la flessibilità cellulare della codifica delle informazioni osservata in studi precedenti.

I ricercatori hanno anche scoperto che i neuroni coinvolti nella formazione della memoria non erano preferenzialmente collegati tra loro. Questa scoperta mette in discussione l’idea di “neuroni che si attivano insieme”, come prevede una teoria dell’apprendimento tradizionale.

Inoltre, i ricercatori hanno osservato che i neuroni associati a una traccia di memoria hanno riorganizzato alcune strutture intracellulari che supportano l’energia, la comunicazione e la plasticità nelle connessioni neuronali. Questi neuroni avevano anche maggiori interazioni con le cellule di supporto note come astrociti.

Utilizzando una combinazione di strumenti genetici avanzati, microscopia elettronica 3D e intelligenza artificiale, i ricercatori Marco Uytiepo e Anton Maximov, Ph.D.

Questa immagine mostra una ricostruzione 3D su scala nanometrica assistita dall'intelligenza artificiale delle sinapsi neuronali nell'ippocampo del topo.

Per studiare le caratteristiche strutturali legate all’apprendimento, i ricercatori hanno esposto i topi a un compito di condizionamento ed hanno esaminato la regione dell’ippocampo del cervello circa una settimana dopo. Hanno scelto questo momento perché si verifica dopo che i ricordi sono stati codificati per la prima volta, ma prima che vengano riorganizzati per l’archiviazione a lungo termine. Utilizzando tecniche genetiche avanzate, i ricercatori hanno etichettato in modo permanente i sottoinsiemi di neuroni dell'ippocampo che si attivavano durante l'apprendimento, consentendo un'identificazione affidabile. Hanno poi utilizzato algoritmi di microscopia elettronica 3D e intelligenza artificiale per creare ricostruzioni su scala nanometrica delle reti neurali eccitatorie coinvolte nell’apprendimento.

Questo studio fornisce uno sguardo completo alle caratteristiche strutturali della formazione della memoria in una regione del cervello. Solleva anche nuove domande per ulteriori esplorazioni. Gli studi futuri saranno cruciali per determinare se meccanismi simili operano in diversi punti temporali e circuiti neurali. Inoltre, sono necessarie ulteriori indagini sulla composizione molecolare dei pulsanti multisinaptici per determinare il loro ruolo preciso nella memoria e in altri processi cognitivi.

La ricerca è stata supportata dai finanziamenti del National Institute of Mental Health, del National Institute of Neurological Disorders and Stroke e del NIHLa ricerca sul cervello promuovendo neurotecnologie innovative® Initiative o The Brain Initiative®.

Fonti: