Le memorie rapide e indipendenti della corteccia parietale
GIOVANNI ROSSI
NOTE
E NOTIZIE - Anno XIV – 12 novembre 2016.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind
& Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a
fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta
settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in
corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di
studio dei soci componenti lo staff dei
recensori della Commissione Scientifica
della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
Quando la rappresentazione neurale di un’esperienza si impone alla registrazione cerebrale, due esigenze neurobiologiche e psicoadattative devono essere contemperate: 1) lasciare lo schema funzionale che rappresenta l’esperienza dinamicamente plastico, così da poter acquisire facilmente nuove informazioni; 2) consolidare lo schema che rappresenta l’esperienza per preservarne fedelmente i contenuti, senza rischiare di alterarli con nuove informazioni.
Sulla base di evidenze sperimentali ed osservazioni deduttive, attualmente si ritiene che queste due funzioni alternative siano svolte da due diversi sistemi: a) il sistema ippocampale dell’apprendimento rapido e b) il sistema della neocorteccia che apprende lentamente. In chiave teorica, il primo si ritiene responsabile della costante integrazione ed organizzazione in strutture neurofunzionali dei nuovi apprendimenti, e il secondo si ritiene che medi la formazione di memorie stabili nei differenti siti della corteccia cerebrale.
Sulla scorta di esperimenti classici, l’interazione fra questi due sistemi della plasticità dinamica e della conservazione fedele è stata ritenuta sempre molto lenta. In particolare, si stimano necessarie settimane o mesi perché da questa interazione si costituisca una traccia di memoria neocorticale.
Svenja Broadt e colleghi, studiando l’attività cerebrale durante la navigazione nella realtà virtuale, hanno rilevato un’apparente eccezione a questo schema o, forse, hanno scoperto una traccia che potrebbe portare a rivedere l’attuale concezione dei processi di formazione delle memorie. Infatti, gli autori dello studio hanno registrato un precoce impegno di corteccia parietale e ippocampo già nella formazione della rappresentazione di una memoria spaziale, ed hanno documentato nella corteccia parietale posteriore la formazione rapida di una memoria indipendente dall’ippocampo.
(Brodt S., et al., Rapid and
independent memory formation in the parietal cortex. Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead of
print doi: 10.1073/pnas.1605719113, 2016).
La provenienza
degli autori è la seguente: Medical Psychology and Behavioral Neurobiology,
Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Tuebingen (Germania);
German Center for Vertigo and Balance Disorders, University Hospital Munich,
Munich (Germania); Bernstein Center for Computational Neuroscience, Ludwig-Maximilians-Universität München (Germania); Center for Sensorimotor Research,
Department of Neurology, University Hospital Munich, Munich (Germania).
Gli esiti convergenti di numerose ricerche hanno contribuito a definire e confermare la nozione, solo recentemente posta in discussione, dell’esistenza di due sistemi neuronici cerebrali complementari per l’immagazzinamento delle memorie: un sistema che consente la formazione di rappresentazioni rapide, in grado di conservare plasticità interna e, perciò, intrinsecamente dinamiche, e un sistema che consente la formazione di rappresentazioni consolidate e stabili in vari siti del cervello. I due paradigmi neurofunzionali sono tutt’altro che separati, e il rapporto fra i due sistemi, quello ippocampale delle rappresentazioni plastiche e quello neocorticale delle memorie di lunga durata, è chiaramente evidente nei processi che portano a stabilire in un immagazzinamento corticale a lungo termine un contenuto di esperienza ritenuto: molte ripetizioni di apprendimento si ritiene siano necessarie dopo la codifica iniziale nei circuiti dell’ippocampo.
Le dinamiche del contributo dei sistemi dell’ippocampo e di quelli corticali alle fasi iniziali della formazione delle memorie sono oggetto di intensi studi, e fra questi il progetto dello studio tedesco coordinato da Monika Schönauer e qui recensito, ha impiegato l’esperienza della realtà virtuale. I volontari partecipanti agli esperimenti hanno attraversato o, come si suol dire traducendo ad orecchio il termine inglese, navigato lungo due ambienti virtuali a loro inizialmente del tutto ignoti, mentre i ricercatori esploravano analiticamente ogni variazione rilevabile dell’attività del loro cervello.
In una condizione di prova, i volontari potevano codificare continuamente nuove informazioni circa la struttura spaziale di fondo (layout) del percorso/ambiente costituito come un labirinto. Nella condizione di controllo non poteva essere appresa alcuna informazione perché la struttura di fondo dell’ambiente virtuale cambiava continuamente. Su questa base sono stati raccolti ed analizzati i dati.
I risultati mostrano che la corteccia parietale posteriore (PPC) codifica rapidamente memorie per le localizzazioni spaziali, cominciando già alla prima visita di un luogo e stabilmente incrementando l’attività ad ogni passaggio successivo. Sul versante dei collegamenti funzionali si è rilevato che l’attività ippocampale e la connettività funzionale fra ippocampo e PPC erano di maggiore entità durante la codifica iniziale, per poi entrambe declinare nelle esperienze successive. Aspetto del massimo rilievo è che la maggiore attività della PPC era associata alle migliori prestazioni basate sulla memoria. Confrontando con la condizione di controllo in cui non poteva essere appresa alcuna informazione, l’attività della PPC nell’ambiente virtuale appreso rimaneva elevata dopo un intervallo di 24 ore, indicando che si era verificato un cambiamento stabile.
L’insieme dei risultati, per il cui dettaglio si rimanda alla lettura del testo dell’articolo originale, riflette un processo rapido di formazione di una rappresentazione di una memoria nella parte posteriore della corteccia del lobo parietale, un’area che appartiene ad una rete identificata di recente e proposta all’attenzione e al vaglio della comunità neuroscientifica con il nome di parietal memory network.
La rappresentazione di memoria parietale emergente in questo studio presenta i seguenti requisiti: 1) é specifica per ogni singolo episodio di esperienza;
2) consente di prevedere il comportamento;
3) rimane stabile durante periodi “offline”;
4) ha una funzione di memoria che si desume dai primi tre requisiti.
Ulteriori studi verificheranno l’esistenza di questa memoria parietale rapida indipendente dall’ippocampo e cercheranno di stabilirne il ruolo nella fisiologia dell’apprendimento e nell’economia della cognizione.
L’autore della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla
lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE
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