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La memoria è un’abilità essenziale che ci consente di integrare, conservare e ripristinare le informazioni che incontriamo. Questa funzione non è assicurata da una struttura precisa del cervello, ma da un insieme di neuroni collegati in rete e distribuiti in diverse regioni. La memoria costituisce il fondamento della nostra intelligenza e della nostra identità, riunendo saperi e ricordi.
Il processo della memoria inizia con la codifica, dove le informazioni captate dagli organi di senso vengono trasformate in tracce mnestiche, chiamate engrammi. Questi engram designano un gruppo specifico di neuroni attivati in risposta alle informazioni, come ad esempio un testo che hai appena letto.
Quindi, durante il consolidamento, queste informazioni vengono rafforzate per l’archiviazione a lungo termine. Infine, il ricordo permette di richiedere informazioni in qualsiasi momento, permettendo così di adattare il comportamento in base alle esperienze passate. L’oblio avviene quando non c’è accesso a queste informazioni. Sebbene la memoria possa assumere forme diverse, spesso è supportata da un engramma presente in varie regioni del cervello. In questo articolo ritorneremo su queste diverse fasi della vita di un ricordo nel cervello.
L’engram, un concetto antico ristudiato
Gli inizi della comprensione della memoria come modificazione duratura del cervello risalgono ad Aristotele e Platone, intorno al 350 a.C. Il concetto scientifico di queste alterazioni è stato avviato più di cento anni fa dal biologo tedesco Richard Semon. È lui che nomina e definisce l’engramma come la base neuronale dell’immagazzinamento e del recupero dei ricordi.
Le basi della ricerca moderna su questo argomento risalgono alle idee influenti di Ramón y Cajal, un neurobiologo spagnolo che vinse il Premio Nobel per la fisiologia nel 1906, sostenendo che l’esperienza modifica le connessioni neuronali. Sappiamo dalla metà del XX secolo che l’attivazione simultanea di cellule interconnesse rafforza le loro connessioni. La recente ripresa degli studi sugli engrammi è la conseguenza dei progressi tecnici che oggi rendono possibile colpire con precisione i neuroni, facilitandone così la comprensione.
Una rete neurale rinforzante
Alla luce di queste scoperte, siamo ora in grado di affinare la nostra comprensione di cosa sia un engram. In sostanza, la creazione di un engramma risulta dal rafforzamento delle connessioni tra gruppi di neuroni attivi contemporaneamente durante l’apprendimento. Le connessioni tra i neuroni avvengono in una sinapsi, formata dalla connessione tra due estremità neuronali. Queste connessioni sinaptiche danno luogo alla formazione di gruppi di neuroni che lavorano insieme: questo è l’engramma stesso.
Pertanto, quando l’informazione viene immagazzinata nel cervello, questa è rappresentata da una rete di neuroni interconnessi tra loro, ma che non si trovano necessariamente nella stessa area. Questi neuroni non sono specifici della memoria e, oltre a integrare l’engramma, continuano a interagire all’interno di reti diverse per svolgere altre funzioni.
Conservare una memoria per un lungo periodo di tempo provoca cambiamenti che si manifestano su più livelli. Questi aggiustamenti sono caratterizzati da un aumento del numero di estensioni neuronali, aumentando così il numero di sinapsi e quindi la connessione tra i neuroni. Questo rafforzamento delle connessioni sinaptiche aumenta quindi la probabilità che uno schema di attività neurale verificatosi durante l’apprendimento venga riprodotto successivamente durante il richiamo, facilitando così il recupero della memoria.
Per illustrare questo concetto in modo concreto, immagina di aver trascorso del tempo in un campo di lavanda. La vista del colore viola o l’odore della lavanda innesca l’attivazione della rete neurale che era attiva durante la tua passeggiata in quel campo, ravvivando così la tua memoria.
Questo engram può adottare stati diversi, attivo quando ricordi le informazioni, o dormiente finché la memoria non riemerge. Può anche essere non disponibile, nel senso che esiste ma non può più essere attivato da uno stimolo esterno.
Gli stati dinamici dell’engram, dall’apprendimento all’oblio. | Documento fornito dall’autore
Codifica, consolidamento e richiamo, le fasi chiave della memoria
Durante l’apprendimento, è più probabile che le informazioni ripetute o che trasportano una forte carica emotiva vengano ricordate. Durante la loro integrazione nel cervello, in diverse regioni del cervello ha luogo una competizione tra i neuroni per essere reclutati nella formazione di un engramma. I neuroni più attivi legati alle informazioni sensoriali della memoria vincono e diventano cellule engramiche. Questa coordinazione tra neuroni attivi rafforza le connessioni sinaptiche tra questi neuroni, dando così inizio alla formazione della rete che costituisce l’engramma.
Durante il consolidamento, l’engram subisce una trasformazione dal suo stato iniziale instabile e sensibile a uno stato più durevole e resistente. Questa transizione è resa possibile da alcune proteine essenziali per l’attività dei neuroni e delle loro connessioni. Questo processo avviene durante il sonno, dove osserviamo una riattivazione dei neuroni coinvolti.
In presenza nel nostro ambiente di elementi simili a quelli della memoria, quest’ultima può poi riaffiorare: è questo il ricordo. Questo processo comporta la riattivazione dell’engram. Durante il richiamo, i neuroni che erano attivi durante l’apprendimento si riattivano. Ma dopo il recupero, la memoria può diventare temporaneamente instabile, destabilizzando l’engram che la sostiene. Potrebbero formarsi nuove connessioni mentre altre potrebbero andare perdute.
Ad esempio, quando condividi un ricordo con un’altra persona, lo stai descrivendo con la tua soggettività, il che può far sì che l’evento cambi rispetto a come è realmente accaduto. Queste modifiche possono essere integrate come parte della memoria stessa attraverso il racconto o la rievocazione.
Perché i ricordi cambiano?
L’engram quindi non è immutabile. Un ricordo cambia anche nel tempo a seconda del grado di emozione ad esso associato. Possiamo allora perdere i dettagli e conservare solo una sensazione positiva o negativa a seconda dell’importanza che questo ricordo ha per noi. Considera un vecchio ricordo di una vacanza al mare, in cui ricordi solo la piacevole sensazione di calore, senza ricordare dettagli specifici come la data o l’ora. A livello cerebrale, ciò si traduce in una modifica del numero di neuroni e delle connessioni associate a questo ricordo.
Per quanto riguarda l’oblio, si tratta di un fenomeno generalmente definito come l’assenza di manifestazione comportamentale di un ricordo, anche se avrebbe potuto essere richiamato con successo in precedenza. Ad esempio, questa svista può verificarsi quando ti viene chiesta la data della morte di Vercingetorige: a scuola hai appreso che era il 46 a.C. dC, ma successivamente lo hai dimenticato perché forse non aveva più alcuna utilità nella tua vita.
Una delle ipotesi avanzate per le malattie che colpiscono la memoria è che i ricordi possano essere silenziosi anziché perduti in senso stretto.
L’oblio può anche essere patologico e associato ad alcune malattie come il morbo di Alzheimer. Anche se le informazioni sono di reale importanza emotiva, come il nome dei tuoi genitori, la malattia potrebbe impedirti di accedervi. Secondo questa prospettiva, l’oblio può quindi derivare sia da un degrado totale dell’engram, che porta all’indisponibilità della memoria, sia da un problema di richiamo. Essendo il cervello un organo molto plastico, può succedere che si verifichino modificazioni sinaptiche a livello di un engramma, che lo destabilizzano e quindi aumentano la probabilità di dimenticare.
Una speranza per ritrovare i ricordi perduti
Tuttavia, questo rimodellamento non porta necessariamente ad una completa cancellazione della memoria, quanto piuttosto al silenziamento dell’engram. Engram “silenziosi”, ad esempio, sono stati osservati in topi affetti da amnesia, e la riattivazione artificiale di questi engram consente il recupero della memoria, mentre i segnali naturali nell’ambiente non possono farlo.
Questi risultati suggeriscono che l’oblio è spesso dovuto al mancato recupero della memoria, piuttosto che alla sua completa cancellazione. Una delle ipotesi avanzate per le malattie che colpiscono la memoria è che i ricordi possano essere silenziosi anziché perduti in senso stretto.
Il nostro studio, attualmente in fase di pubblicazione, utilizza strumenti nei topi per registrare l’attività diretta dei neuroni che formano l’engramma nelle diverse fasi della sua formazione. Grazie all’attività di questi neuroni e agli strumenti sviluppati in collaborazione con i matematici, ricostruiamo le mappe di connettività funzionale che definiscono l’engramma. Questa connettività corrisponde al fatto che possiamo associare l’attività dei neuroni registrati alle azioni eseguite dal topo durante questa registrazione.
Possiamo così seguire l’engram durante i processi di apprendimento, consolidamento, ricordo e oblio e studiarne le dinamiche. A lungo termine, l’obiettivo sarebbe quello di sfruttare questi risultati per comprendere meglio l’acquisizione, l’immagazzinamento e l’utilizzo delle informazioni negli esseri umani, e quindi potenzialmente facilitare il trattamento della memoria e di altre disfunzioni cognitive.
Maxime Villet è uno studente di dottorato in neurobiologia comportamentale presso l’Università della Costa Azzurra.
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi l’articolo originale.
