Stati interni del cervello influenzano i codici di luogo ippocampali

ROBERTO COLONNA

NOTE E NOTIZIE - Anno XIX – 30 aprile 2022.

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 un animale esplora un ambiente, si ritiene che l’ippocampo formi e mantenga codici di luogo combinando segnali sensoriali con segnali originati dal proprio movimento. Tali codici spaziali sono oggetto di intensi studi, che hanno dimostrato il loro fondamentale rapporto con elementi dell’ambiente, quali gli stimoli-segnale e la localizzazione delle ricompense. Infatti, i codici ippocampali sono rimappati quando gli animali sono esposti ad ambienti con distinti stimoli sensoriali o differenti richieste di compiti e quando gli stimoli e le ricompense sono spostati di sede nello stesso ambiente. I codici spaziali sono basati su informazioni cosiddette “egocentriche”, ossia centrate sull’animale stesso, come il movimento spontaneo, e spesso sono degradate quando gli animali non si muovono più attivamente entro quell’ambiente.

Modelli della fisiologia ippocampale propongono che la combinazione automatica di segnali del proprio movimento con segnali sensoriali formino un codice spaziale in un modo auto-supervisionato, quando un animale si muove attivamente attraverso uno spazio ambientale e fa esperienze di stimoli percettivi caratterizzanti. Coerentemente con questa visione, i codici di luogo si formano rapidamente in nuovi ambienti anche prima che gli animali ne comprendano la rilevanza comportamentale, come accade prima di fare esperienza delle ricompense.

Noah L. Pettit e colleghi hanno condotto una sperimentazione per verificare se la combinazione di segnali ambientali e automotori è sufficiente per la codificazione spaziale dell’ippocampo o se intervengano stati cerebrali interni. Il risultato della verifica sperimentale è molto interessante.

(Pettit N. L., et al. Hippocampal place codes are gated by behavioral engagement. Nature Neuroscience –Epub ahead of print doi: 10.1038/s41593-022-01050-4, 2022).

La provenienza degli autori è la seguente: Department of Neurobiology, Harvard Medical School, Boston, MA (USA).

I topi sono stati pazientemente addestrati a navigare in realtà virtuale, lungo una traccia lineare di due metri, che si ripeteva in una topologia circolare. Le ricompense liquide sono state disposte in modo da rendere certe e inequivocabili le scelte dei roditori; per ogni giro di percorso virtuale era prevista una sola ricompensa. I ricercatori hanno rilevato l’attività di centinaia di neuroni della regione CA1 dell’ippocampo, usando l’imaging del Ca²⁺ a risoluzione cellulare.

A differenza di quanto avevano previsto, i ricercatori hanno osservato un’estesa degradazione dei codici di luogo quando i topi volontariamente si disimpegnavano dal compito di navigazione virtuale, e ciò che ha maggiormente impressionato è che questo accadeva anche quando gli animali continuavano ad attraversare lo stesso ambiente.

Questo esito indica che stati cerebrali interni possono fortemente regolare le mappe spaziali e riorganizzare l’attività dell’ippocampo anche senza cambiamenti originati da segnali sensoriali o del proprio movimento.

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 E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).

Roberto Colonna

BM&L-30 aprile 2022

www.brainmindlife.org

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