Codifica specifica di memorie di
ricompensa
DIANE
RICHMOND
NOTE E NOTIZIE - Anno XXI – 02 marzo
2024.
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]
Per prendere decisioni efficaci in senso
psicoadattativo, il nostro cervello costruisce un modello interno di
relazioni associative ambientali e lo usa per fare previsioni e inferenze
circa i possibili esiti decisionali. Un elemento fondamentale di tali mappe
cognitive è rappresentato da memorie dettagliate stimolo-ricompensa, specifiche
per identità. Ana C. Sias e colleghi hanno studiato nel ratto, articolando più
tecniche, la formazione di queste memorie che rappresentano l’essenza delle
mappe cognitive che fungono da modello interno, in un equivalente a basso grado
di complessità dell’organizzazione neurofisiologica umana.
I risultati ottenuti in questo studio sono di
assoluto rilievo per la comprensione della base neurale di un paradigma
comportamentale costantemente operante negli automatismi di scelta dei
mammiferi inferiori, così come nei nostri.
(Sias
A. C. et al., Dopamine projections to the basolateral amygdala drive the
encoding of identity-specific reward memories. Nature Neuroscience – Epub ahead
of print doi: 10.1038/s41593-024-01586-7,
2024).
La provenienza degli autori è la seguente: Department
of Psychology, University of California Los Angeles (UCLA), Los Angeles, CA
(USA); Brain Research Institute, University of California Los Angeles (UCLA),
Los Angeles, CA (USA); Integrative Center for Learning and Memory, University
of California Los Angeles (UCLA), Los Angeles, CA (USA); Integrative Center for
Addictive Disorders, University of California Los Angeles (UCLA), Los Angeles,
CA (USA); Department of Psychology, University of Sidney, Sidney, New South
Wales (Australia).
Tradizionalmente,
fin dalla scoperta del circuito all’origine della motivazione quale “via del
piacere cerebrale” o “sistema a ricompensa”, ovvero sistema di neuroni che
attivato produceva l’effetto dell’aver ricevuto una ricompensa, l’impostazione
dello studio ha considerato un’unità responsabile della mediazione generica e
generale delle sensazioni di piacere e responsabile dell’attivazione di
processi di ricerca della ripetizione dell’esperienza che ha prodotto il
piacere. Nella visione attuale, i fasci di assoni dei neuroni dopaminergici
dell’area tegmentale ventrale (VTA) che proiettano al nucleo
accumbens e ad altre strutture del proencefalo, costituiscono la parte
principale del circuito a ricompensa. I tipi principali di recettori,
sia nello striato dorsale che nel nucleo accumbens sono i D1 e i D2 accoppiati
a proteine G; i recettori D1 sono predominanti nella corteccia prefrontale. Una
proteina trasportatrice della dopamina presente nei neuroni presinaptici
determina la fine dell’azione della catecolamina rilasciata, pompandone all’indietro
le molecole nel terminale presinaptico. Farmaci e sostanze di abuso che
bloccano i recettori D1 e D2 diminuiscono le proprietà incentivanti delle
ricompense naturali e dell’effetto ricompensa delle droghe.
L’importanza
dell’aumento della dopamina nel nucleo accumbens per l’effetto ricompensa è
fuori discussione: le sostanze che generano addiction producono aumento
dei livelli della catecolamina in questo nucleo; le molecole psicotrope che non
aumentano la dopamina extracellulare dell’accumbens non danno addiction.
I recettori per gli oppiati mediano l’effetto dipendenza e sono presenti sia
parallelamente ai recettori dopaminici, sia a valle della via dopaminergica. Gli
stimolanti psicomotori, che includono cocaina e amfetamine, agiscono con
differenti meccanismi molecolari sui terminali presinaptici contenenti
dopamina. Cocaina e amfetamine agiscono sui trasportatori aumentando il livello
extra-neuronico di dopamina, noradrenalina e serotonina. Gli effetti degli
oppiati sul sistema a ricompensa sono più complessi di quelli degli
psicostimolanti in quanto sono effettuati sia attraverso meccanismi
dopamina-dipendenti sia attraverso meccanismi dopamina-indipendenti, mediante i
recettori per gli oppioidi μ, δ, κ e il recettore correlato
ORL-1. Oltre trent’anni di studio di questi processi hanno consentito di
scoprire che le sostanze psicotrope di abuso alterano il funzionamento a
lungo termine del sistema nervoso centrale.
Fin qui le
conoscenze di base derivanti dagli studi che hanno considerato il sistema a
ricompensa come una unità che, in generale, può rinforzare con piacere e
motivazione le esperienze.
Ma il filone
di studi di cui fa parte l’articolo qui recensito ha origine quando si è
scoperto il ruolo dei neuroni dopaminergici nell’apprendimento. Già i pionieri
della ricerca in questo campo, che consideravano la dopamina un “segnalatore
edonico” in grado di indurre l’uomo a seguire il principio di piacere, con la
soddisfazione immediata, invece del principio di realtà, che rende prioritari i
doveri e il differimento del piacere, si chiedevano perché i tossicodipendenti
continuassero ad assumere la sostanza nonostante tutte le conseguenze negative
che produceva e che, crescendo esponenzialmente, finivano per rendere breve e trascurabile
l’esperienza del piacere.
La risposta
all’interrogativo fu presto trovata nella funzione di apprendimento svolta dai
sistemi neuronici che impiegano il neurotrasmettitore dopamina: questa molecola
può agire come segnale di apprendimento.
Wolfram
Schultz e colleghi scoprirono che la dopamina rilasciata nel proencefalo non
segnala il piacere, non annuncia uno stato psicofisico caratterizzato dall’assetto
neurovegetativo, ormonale e cerebrale associato al godimento, ma è un segnale
di previsione dell’errore.
Seguendo questa
traccia, sono stati condotti decenni di studi che hanno focalizzato l’attenzione
su memoria e apprendimento nello sviluppo della dipendenza
da sostanze psicotrope d’abuso.
I
ricercatori sono giunti a stabilire che nel tossicodipendente il circuito a
ricompensa, che normalmente rinforza il perseguimento di scopi con valore
positivo per la sopravvivenza, è patologicamente alterato e dirottato a
perseguire scopi associati per apprendimento all’assunzione della sostanza
psicotropa.
Lo studio
dei meccanismi di apprendimento che implicano l’attivazione delle popolazioni
dopaminergiche della VTA ha dato l’avvio a un filone di ricerca che è giunto
fino ai rapporti tra processo decisionale e ricompensa. Le
decisioni adattative di un mammifero in ambiente naturale si basano sulla
formazione di mappe cognitive che consentono di fare previsioni e
inferenze circa il quadro di esperienza attuale. Parte cruciale di tali
mappe cognitive è costituito da memorie dettagliate stimolo-ricompensa,
specifiche per identità, che gli autori dello studio qui recensito, e tanti
altri gruppi di ricerca, indagano da tempo. La questione rimasta finora
irrisolta è la definizione di una base neurale per la formazione di queste
memorie specifiche per l’oggetto di esperienza.
Ana C. Sias e colleghi hanno impiegato le seguenti
tecniche: 1) la manipolazione optogenetica specifica per via nervosa e
per tipo cellulare; 2) la tecnica di imaging del calcio “di massa” detta
fotometria della fibra; 3) condizionamento pavloviano
traccia-ricompensa e 4) test di decision making, in
ratti maschi e femmine. Con tali tecniche i ricercatori hanno accertato che gli
assoni di proiezione dopaminergici provenienti dall’area tegmentale
ventrale (VTA) e formanti sinapsi sui neuroni dell’amigdala
baso-laterale (BLA, da baso-lateral amygdala)
guidano la codifica delle memorie specifiche per identità delle associazioni
traccia-ricompensa.
La dopamina è rilasciata nella BLA durante l’accoppiamento
traccia-ricompensa; l’attività VTADA – BLA è necessaria e
sufficiente per associare gli elementi di identificazione di una
ricompensa a uno stimolo predittivo, ma non assegna una proprietà
generale di incentivo allo stimolo, né media un rinforzo.
Questo studio ha rivelato una specifica via
dopaminergica per l’apprendimento che supporta il processo di decision-making
adattativo, e contribuisce a spiegare come i neuroni rilascianti dopamina della
VTA assolvono al loro multiforme ruolo nella formazione delle memorie organizzate
nelle strutture del patrimonio di esperienza appreso.
L’autrice 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”).
Diane Richmond
BM&L-02 marzo 2024
________________________________________________________________________________
La Società Nazionale
di Neuroscienze BM&L-Italia, affiliata alla International Society of Neuroscience,
è registrata presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze, Ufficio Firenze 1, in data
16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione scientifica
e culturale non-profit.