Come il giro dentato rappresenta il mondo circostante

 

 

GIOVANNI ROSSI

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XXIII – 11 aprile 2026.

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]

 

La rete costituita da corteccia entorinale e ippocampo, basata principalmente sull’elaborazione delle informazioni delle cellule griglia entorinali e delle cellule di luogo ippocampali, ha un ruolo fondamentale nella nostra vita quotidiana, in quanto determina l’orientamento e il controllo automatico degli spostamenti nell’ambiente che ci circonda. Diamo conto spesso dei risultati della ricerca che indaga i numerosi aspetti ancora da decodificare di questa straordinaria orchestrazione funzionale di raffinati e complessi sistemi neuronici, riconosciuti a partire dalla scoperta delle cellule di luogo, da parte di John O’Keefe e John Dostrovsky, e delle cellule griglia da parte di Edvard I. Moser e May-Britt Moser.

In un’ottica funzionale distinguiamo una corteccia entorinale laterale (LEC, da lateral entorhinal cortex) e una corteccia entorinale mediale (MEC, da medial entorhinal cortex). La memoria episodica richiede la codifica della struttura temporale dell’esperienza e si basa sui circuiti del lobo temporale mediale, inclusa la MEC.

Vari studi hanno identificato cellule codificanti il tempo dell’esperienza nella MEC, neuroni detti “MEC time cells”, e nel febbraio 2024 abbiamo presentato uno studio di John B. Issa e colleghi che ha identificato nella regione entorinale laterale sub-popolazioni che codificano un valore di senso relativo al tempo[1]. Le MEC time cells scaricano in corrispondenza di specifici momenti durante gli intervalli in compiti temporizzati, componendo nel loro insieme l’intero periodo di temporizzazione. Erin R. Bigus e colleghi hanno scoperto che l’attivazione delle MEC time cells può essere modulata dall’apprendimento, in tal modo consentendo il tracciamento delle varie strutture temporali che emergono dall’esperienza.

Attualmente è di grande attualità il problema della comprensione del modo in cui le informazioni multimodali convergenti, fornite dalla LEC e dalla MEC, siano rappresentate dalle cellule a granulo (GC, da granule cells), ossia le cellule principali del giro dentato.

Per risolvere questo problema, Thibault Cholvine e Marlene Bartos hanno adottato l’imaging del Ca2+ delle proiezioni di LEC e MEC nel giro dentato insieme con l’attività di popolazione delle GC in topi percorrenti ambienti familiari e ambienti nuovi virtuali durante 5 giorni consecutivi. I risultati sono molto significativi e interessanti.

(Thibault Cholvine & Marlene Bartos, The dentate gyrus efficiently converges LEC and MEC inputs into multimodal, highly specific and reliable environmental representations. Nature Neuroscience – Epub ahead of print doi: 10.1038/s41593-026-02240-0, 2026).

La provenienza degli autori è la seguente: Institute for Physiology I, University of Freiburg, Medical Faculty, Freiburg (Germania).

Forniamo alcuni spunti di neurofisiologia dei sistemi entorinali in rapporto con quelli ippocampali, per consentire al lettore di collocare lo studio qui recensito nel più ampio quadro di questo campo di studi[2].

L’intuizione dell’esistenza nel cervello di una mappa cognitiva dell’ambiente da parte di Edward Tolman è citata da Siegelbaum, Kandel e vari altri autori, quale primo antecedente documentato dell’ipotesi di lavoro che portò nel 1971 John O’Keefe e John Dostrovsky a scoprire nell’ippocampo di ratto una speciale mappa cognitiva dello spazio vissuto dall’animale.

Grazie al lavoro di John O’Keefe, oggi possiamo dire che la familiarità di un animale con un particolare ambiente è rappresentata nell’ippocampo da uno speciale schema di attività nelle regioni CA3 e CA1 di una popolazione di neuroni piramidali detti cellule di luogo o place cells. Ciascuna di queste cellule si attiva quando un animale entra nella zona di spazio corrispondente all’area di competenza della cellula, il “campo di luogo” o place field. Quando un animale entra in un nuovo ambiente, nel giro di pochi minuti si formano nel suo ippocampo nuovi campi di luogo, che rimangono stabili per settimane o mesi. Per queste proprietà, se si registra l’attività elettrica di un numero adeguato di place cells, è possibile ricavarne l’informazione relativa a dove si trovi esattamente l’animale in quel momento. In tal modo si ritiene che l’ippocampo costituisca una mappa dinamica dello spazio circostante. La dimostrazione da parte di O’Keefe della funzione delle cellule di luogo ha fornito la prima evidenza di una rappresentazione cerebrale dell’ambiente che consente all’animale un’agevole ed efficace traduzione delle intenzioni locomotorie in atti appropriati alle caratteristiche dello spazio. Questa mappa cognitiva non è organizzata secondo un criterio anatomico topografico o egocentrico, come la somatotopica del tatto sulla superficie della corteccia cerebrale, ma è una rappresentazione che si può definire allocentrica, essendo fissata ogni volta rispetto ad un punto del mondo esterno. In altri termini, è una rappresentazione dello spazio-ambiente relativa al punto in cui si trova l’animale.

La mappa cognitiva ippocampale dello spazio rappresentata nelle cellule di luogo, nei trent’anni seguenti, ha ottenuto numerose conferme sperimentali ma, sebbene la sua esistenza fosse diventata una nozione consolidata nella didattica, rimaneva un mistero come facesse questa popolazione cellulare a conoscere le informazioni spaziali necessarie alla sua funzione. In altri termini, non si riusciva a capire in che modo la mappa si costituisse, quale tipo di informazioni spaziali e in quale modo giungessero a queste regioni dell’ippocampo.

Nonostante l’impegno di molti ricercatori, si continuò a brancolare nel buio fino al 2005, quando Edvard I. Moser, May-Britt Moser e colleghi accesero una luce straordinaria con la scoperta di un nuovo sistema cellulare organizzato come una griglia che mappa lo spazio nella corteccia entorinale mediale secondo un criterio del tutto diverso[3]. I neuroni scoperti dai coniugi Moser, detti cellule griglia o grid cells, compongono con i loro assoni la via perforante diretta all’ippocampo, e, a differenza delle cellule di luogo ippocampali che si attivano solo quando l’animale è in una singola e specifica localizzazione, scaricano ogniqualvolta l’animale è in una di varie posizioni regolarmente spaziate a formare una griglia o grata a maglie esagonali. Questa grata consente al cervello di localizzare il corpo cui appartiene all’interno di un sistema di coordinate cartesiane proiettate sul suolo dell’ambiente circostante, ma indipendenti dal contesto, da elementi distintivi di un territorio o contrassegni caratterizzanti un luogo[4].

Le informazioni spaziali codificate dalle grid cells, secondo il criterio della griglia nella corteccia entorinale mediale, sono poi convogliate all’ippocampo dove sono elaborate nella chiave di singole rappresentazioni spaziali corrispondenti all’attivazione delle cellule di luogo.

Un filone recente e affascinante di indagini è quello che, con numerosi lavori, ha affrontato il problema dei rapporti fra la struttura funzionale delle mappe spaziali ippocampali e le basi neurali della memoria esplicita o dichiarativa[5].

Torniamo allo studio qui recensito.

Thibault Cholvine e Marlene Bartos, con il loro imaging del Ca2+, hanno accertato che gli input veicolati dagli assoni dei neuroni LEC sulle cellule GC del giro dentato dell’ippocampo sono primariamente informazioni olfattorie, mentre gli input convogliati dalle fibre provenienti dai neuroni MEC sulle stesse cellule ippocampali fornivano ricche informazioni specifiche per il contesto. Sebbene, con l’esposizione ad ambienti nuovi, le informazioni ambientali emergessero rapidamente nelle proiezioni LEC e MEC e rimanessero stabili nel tempo, le rappresentazioni nel giro dentato si formavano lentamente, miglioravano gradualmente e richiedevano esposizioni ripetute per stabilizzarsi.

Presi nell’insieme tutti i risultati emersi in questa sperimentazione indicano che, la convergenza di input rapidamente emergenti e altamente dimensionali di LEC e MEC in codici di popolazione GC sparsi e lentamente emergenti, fornisca un meccanismo energeticamente efficiente per generare rappresentazioni multimodali, modalità-specifiche e contesto-specifiche nel giro dentato dell’ippocampo.

 

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”).

 

Giovanni Rossi

BM&L-11 aprile 2026

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

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[1] Note e Notizie 10-02-24 Neuroni entorinali codificano un valore di senso relativo al tempo.

[2] Le nozioni qui proposte in estrema sintesi sono tratte da Note e Notizie 28-11-15 Una lezione sulla memoria dai coniugi Moser insigniti del Nobel nel 2014.

[3] V. Note e Notizie 24-06-06 Neuroni entorinali aiutano ad esplorare l’ambiente; Note e Notizie 06-10-07 Griglia esagonale e ippocampo (riporta in calce l’indicazione bibliografica per esteso dei due lavori che hanno comunicato la scoperta da parte dei Moser, oltre al riferimento al volume classico di introduzione all’argomento). Si veda per una narrazione della scoperta dei coniugi Moser come noi l’abbiamo presentata per primi ai neuroscienziati italiani nel 2005, si veda in Note e Notizie 27-03-21 Coincidenza ippocampale tra posizione propria e identità di luogo. Numerose altre recensioni si trovano scorrendo l’elenco delle “NOTE E NOTIZIE” (dall’11-03-2003 al 10-07-2010 sono rubricate come “ARCHIVIO NOTE E NOTIZIE” cui si accede dal fondo della pagina “NOTE E NOTIZIE”).

[4] Gli studi sulle grid cells sono proseguiti ed è stato dimostrato che la loro attività richiede il segnale neuroni che indicano la posizione della testa dell’animale, o cellule HD (head direction cells). In proposito si raccomanda la lettura della recensione della professoressa Richmond: Note e Notizie 14-02-15 Le cellule griglia hanno bisogno del segnale delle cellule HD.

[5] La memoria esplicita è costituita dalla memoria episodica e dalla memoria semantica.