Onde cerebrali collegate direttamente alla memoria

Il ricordo degli eventi può innescare i segnali ritmici dei neuroni scaturiti dall'attività elettrica nel cervello, ancor più di quando le persone stanno vivendo l'evento reale

I neuroni producono modelli ritmici di attività elettrica nel cervello. Una delle questioni irrisolte nel campo delle neuroscienze è cosa guida principalmente questi segnali ritmici, chiamati oscillazioni. I ricercatori dell'University of Arizona hanno scoperto che il semplice ricordo degli eventi può innescarli, ancor più di quando le persone stanno vivendo l'evento reale.

I ricercatori, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Neuron (1), si sono concentrati in particolare su quelle che sono note come oscillazioni theta, che emergono nella regione dell'ippocampo del cervello durante attività come l'esplorazione, la navigazione e il sonno. L'ippocampo svolge un ruolo cruciale nella capacità del cervello di ricordare il passato.

«Prima di questo studio, si riteneva che l'ambiente esterno giocasse un ruolo più importante nel guidare le oscillazioni theta», ha affermato il dottor Arne Ekstrom (2), professore di cognizione e sistemi neurali presso l'UArizona Department of Psychology (3) e autore senior dello studio. Ma Ekstrom e i suoi collaboratori hanno scoperto che la memoria generata nel cervello è il motore principale dell'attività theta.

«Sorprendentemente, abbiamo scoperto che le oscillazioni theta negli esseri umani sono più prevalenti quando qualcuno sta solo ricordando le cose, rispetto a quando sperimenta direttamente gli eventi», ha detto l'autrice principale dello studio, la dottoressa Sarah Seger (4), una studentessa laureata presso l'UArizona Department of Neuroscience. (5)

Secondo il dottor Arne Ekstrom, «I risultati dello studio potrebbero avere implicazioni per il trattamento di pazienti con danni cerebrali e disturbi cognitivi, compresi i pazienti che hanno avuto convulsioni, ictus e morbo di Parkinson. La memoria potrebbe essere utilizzata per creare stimoli dall'interno del cervello e guidare le oscillazioni theta, che potrebbero potenzialmente portare a miglioramenti nella memoria nel tempo».

I ricercatori dell'UArizona hanno collaborato allo studio con ricercatori del Southwestern Medical Center presso l'University of Texas a Dallas, tra cui il neurochirurgo dottor Bradley Lega (6) e il tecnico di ricerca Jennifer L.S. Kriege. I ricercatori hanno reclutato 13 pazienti che venivano monitorati presso il centro in preparazione alla chirurgia dell'epilessia. Come parte del monitoraggio, gli elettrodi sono stati impiantati nel cervello dei pazienti per rilevare convulsioni occasionali. I ricercatori hanno registrato le oscillazioni theta nell'ippocampo del cervello.

I pazienti hanno partecipato a un esperimento di realtà virtuale, in cui è stato fornito loro un joystick per navigare tra i negozi di una città virtuale su un computer. Quando sono arrivati alla destinazione corretta, l'esperimento di realtà virtuale è stato sospeso. I ricercatori hanno chiesto ai partecipanti di immaginare il luogo in cui hanno iniziato la navigazione e li hanno istruiti a percorrere mentalmente il percorso che hanno appena attraversato. I ricercatori hanno quindi confrontato le oscillazioni theta durante la navigazione iniziale con il successivo ricordo del percorso da parte dei partecipanti.

Durante l'effettivo processo di navigazione utilizzando il joystick, le oscillazioni erano meno frequenti e di durata inferiore rispetto alle oscillazioni che si verificavano quando i partecipanti stavano solo immaginando il percorso. Quindi, i ricercatori concludono che la memoria è un forte motore delle oscillazioni theta negli esseri umani.

Per il dottor Arne Ekstrom «Questo è un modo per compensare la funzione cognitiva compromessa è utilizzare l'allenamento cognitivo e la riabilitazione. Fondamentalmente, prendi un paziente che ha problemi di memoria e cerchi di insegnargli ad essere migliore nella memoria».

In futuro, Ekstrom ha in programma di condurre questa ricerca su pazienti che camminano liberamente anziché su pazienti a letto e scoprire come la navigazione libera si confronta con la memoria per quanto riguarda le oscillazioni cerebrali.

Per la dottoressa Sarah Seger «Essere in grado di confrontare direttamente le oscillazioni che erano presenti durante l'esperienza originale e durante un successivo recupero di ciò è un enorme passo avanti nel campo in termini di progettazione di nuovi esperimenti e comprensione delle basi neurali della memoria».

Riferimenti:

(1) Memory-related processing is the primary driver of human hippocampal theta oscillations

(2) Arne Ekstrom

(3) UArizona Department of Psychology

(4) Sarah Seger

(5) UArizona Department of Neuroscience

(6) Bradley Lega

Descrizione foto: Il dottor Arne Ekstrom & la dottoressa Sarah Seger. - Credit: University of Arizona.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: New UArizona study links brain waves directly to memory