La funzione auto-completa del cervello

Quando guardiamo una foto di una giornata di sole in spiaggia, possiamo quasi sentire l'odore del filtro solare. Il nostro cervello spesso completa i ricordi e riporta automaticamente alla mente i diversi elementi dell'esperienza originale. Un nuovo studio rivela ora i meccanismi alla base di questa funzione di completamento automatico.

I ricercatori hanno presentato ai partecipanti una serie di immagini di scena diverse. È importante sottolineare che hanno abbinato ogni immagine di scena con uno di due oggetti diversi, come un lampone o uno scorpione. Ai partecipanti sono stati dati 3 secondi per memorizzare una determinata combinazione scena-oggetto. Dopo una breve pausa, sono stati presentati di nuovo con le immagini della scena, ma ora hanno dovuto ricostruire l'immagine oggetto associata dalla memoria.

"Allo stesso tempo, abbiamo esaminato l'attivazione cerebrale dei partecipanti", spiega il prof. Florian Mormann, che dirige il gruppo di neurofisiologia cognitiva e clinica presso il centro medico dell'Università di Bonn. "Ci siamo concentrati su due regioni del cervello - l'ippocampo e la vicina corteccia entorinale". L'ippocampo è noto per svolgere un ruolo nella memoria associativa, ma come esattamente lo fa è rimasto poco compreso.

I ricercatori hanno fatto una scoperta entusiasmante: durante il ricordo, i neuroni dell'ippocampo hanno cominciato a sparare forte. Questo è stato anche il caso durante una condizione di controllo in cui i partecipanti dovevano solo ricordare le immagini di scena senza gli oggetti. È importante sottolineare, tuttavia, che l'atività dell'ippocampo è durata molto più a lungo quando i partecipanti dovevano anche ricordare l'oggetto associato (l'immagine di lampone o scorpione). Inoltre, i neuroni nella corteccia entorinale hanno iniziato a sparare parallelamente all'ippocampo.

"Il pattern di attivazione nella corteccia entorinale durante il successo del richiamo assomigliava fortemente allo schema di attivazione durante l'apprendimento iniziale degli oggetti", spiega il dott. Bernhard Staresina dell'Università di Birmingham. In effetti, la somiglianza tra richiamo e apprendimento era così forte che un algoritmo informatico era in grado di dire se il partecipante ricordava il lampone o lo scorpione. "Chiamiamo questo reintegro del processo", afferma Staresina: "L'atto di ricordare mette i neuroni in uno stato che assomiglia fortemente alla loro attivazione durante l'apprendimento iniziale".

I ricercatori pensano che tale reintegro sia guidato dai neuroni dell'ippocampo. Come un bibliotecario, i neuroni dell'ippocampo potrebbero fornire indicatori che indicano al resto del cervello dove sono conservati particolari ricordi (come il lampone e lo scorione).

Guardando nel cervello dei pazienti con epilessia

Le registrazioni del cervello sono state condotte presso la clinica universitaria di epilettologia di Bonn, uno dei maggiori centri di epilessia in Europa. La clinica è specializzata in pazienti che soffrono di forme gravi di epilessia del lobo temporale mediale. L'obiettivo è rimuovere chirurgicamente quelle parti del cervello che causano le crisi epilettiche. Al fine di localizzare l'origine delle crisi, alcuni pazienti vengono impiantati con elettrodi. Questi elettrodi sono in grado di registrare l'attivazione cerebrale. I ricercatori possono usare questa rara opportunità per monitorare da vicino il cervello mentre si ricorda.

Questo è anche ciò che ha fatto lo studio corrente: i 16 partecipanti erano tutti pazienti con epilessia che avevano impiantato elettrodi piccoli nel loro lobo temporale mediale. "Con questi elettrodi siamo stati in grado di registrare la risposta dei neuroni agli stimoli visivi", spiega il professor Mormann. Questi metodi consentono affascinanti approfondimenti sui meccanismi del nostro sistema di memoria. Potrebbero anche essere usati per capire meglio le cause dei deficit di memoria.