Engram emergenti come unità di base della memoria

Sebbene lo scienziato Richard Semon abbia introdotto il concetto di “engram” 115 anni fa per ipotizzare una base neurale per la memoria, le prove dirette degli engram hanno iniziato ad accumularsi solo di recente quando sono diventate disponibili tecnologie e metodi sofisticati.

In una nuova recensione su Science, (1) i professori Susumu Tonegawa (2) del Picower Institute for Learning and Memory al MIT e Sheena Josselyn dell'Hospital for Sick Children (SickKids) e l'Università di Toronto descrivono i rapidi progressi che loro, assieme ai colleghi, hanno compiuto negli ultimi dozzine di anni nell'identificare, caratterizzare e persino manipolare engram, nonché le principali questioni in sospeso del campo.

Esperimenti di laboratorio hanno rivelato che gli engram esistono come reti multiscala di neuroni. Un'esperienza viene archiviata come memoria potenzialmente recuperabile nel cervello quando i neuroni eccitati in una regione del cervello come l'ippocampo o l'amigdala vengono reclutati in un insieme locale.

Questi gruppi si combinano con altri in altre regioni, come la corteccia, in un complesso engram. Fondamentale per questo processo di collegamento delle cellule engram è la capacità dei neuroni di creare nuove connessioni circuitali, attraverso processi noti come “plasticità sinaptica” e “formazione della colonna vertebrale dendritica”.

È importante sottolineare che gli esperimenti mostrano che la memoria inizialmente immagazzinata in un complesso engram può essere recuperata dalla sua riattivazione, ma può anche persistere “silenziosamente” anche quando i ricordi non possono essere richiamati naturalmente, ad esempio nei modelli murini usati per studiare disturbi della memoria come il morbo di Alzheimer in stadio iniziale.

La dottoressa Sheena Josselyn, (3) Senior Scientist presso SickKids, Professoressa di Psicologia e Fisiologia all'Università di Toronto e Senior Fellow nel Brain, Mind & Consciousness Program presso il Canadian Institute for Advanced Research, (CIFAR) e Tonegawa, Picower Professor of Biology and Neuroscience presso il RIKEN-MIT Laboratory for Neural Circuit Genetics al MIT e Investigatrice scientifica dell'Howard Hughes Medical Institute, asserisce che: «Più di 100 anni fa Richard Semon ha promulgato una legge sull'engrafia. La combinazione di queste idee teoriche con i nuovi strumenti che consentono ai ricercatori di visualizzare e manipolare engram a livello di insiemi cellulari ha facilitato molte importanti intuizioni sulla funzione della memoria. Ad esempio, le prove indicano che sia la maggiore eccitabilità intrinseca che la plasticità sinaptica lavorano mano nella mano per formare engram e che questi processi possono anche essere importanti nel collegamento della memoria, nel recupero della memoria e nel consolidamento della memoria».

Per quanto il campo ha imparato, hanno scritto Josselyn e Tonegawa, ci sono ancora importanti domande senza risposta e potenziali applicazioni non sfruttate:

come cambiano gli engram nel tempo?

Come si possono studiare gli engram e i ricordi più direttamente negli esseri umani?

E l'applicazione della conoscenza sugli engrammi biologici può ispirare progressi nell'intelligenza artificiale, che a sua volta potrebbe fornire nuove intuizioni sul funzionamento degli engram?

Riferimenti:

(1) Memory engrams: Recalling the past and imagining the future

(2) Susumu Tonegawa

(3) Sheena Josselyn

Descrizione foto: Sopra: cellule dell'engramma della memoria etichettate in verde e in rosso nella corteccia prefrontale di un topo. - Credit: Takashi Kitamura / MIT Picower Institute.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Engrams emerging as the basic unit of memory