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Temporal spiking precision underlying memory measured by neuronal recordings and photo-stimulation

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I pattern dei picchi neuronali e la memoria

L'attività neuronale del cervello è il risultato di un'enorme quantità di funzioni, tra le quali vi è la capacità di conservare e mantenere la memoria. Un progetto finanziato dall'UE ha evidenziato importanti meccanismi neuronali della memoria, portando a numerose pubblicazioni di grande rilievo.

Il ruolo critico svolto dall'attività delle reti neuronali nella memoria è ormai un fatto acquisito, tuttavia la sua distribuzione effettiva nell'arco temporale non è ancora ben nota. Una misura sperimentale di questa attività è data dai picchi neuronali, variazioni brevissime del potenziale elettrico che vengono registrate nei pressi di uno o più neuroni. Il finanziamento dell'UE del progetto TSPUMMNRPS ("Temporal spiking precision underlying memory measured by neuronal recordings and photo-stimulation") ha permesso agli scienziati di studiare gli effetti delle variazioni dei pattern dei picchi sulla memoria. I ricercatori hanno impiegato un modello consolidato di memoria spaziale, costituito da ratti che eseguono attività in un labirinto, sviluppando una linea di ratti transgenici per esperimenti di optogenetica e fotostimolazione dei neuroni. Hanno poi danneggiato le caratteristiche temporali dell'attività di picco ma non la scarica complessiva media durante le attività e hanno aperto un canale cationico nella membrana cellulare, provocando un flusso di ioni positivi nelle cellule e un cambiamento dei picchi associati. I risultati sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista Nature Neuroscience e i ceppi sono a disposizione della comunità neuroscientifica. Il team ha attivato la registrazione nei ratti tramite un array di elettrodi di 512 canali, dopo aver ridotto in modo significativo il peso e le dimensioni della relativa apparecchiatura. I risultati riguardanti sia il dispositivo sia gli esperimenti sono apparsi o sono in fase di revisione presso pubblicazioni di grande rilievo del settore, come Science, Neuron, Journal of Neuroscience e Nature. Il team, infine, ha studiato se la stimolazione elettrica applicata all'esterno del cranio può essere sufficiente per interferire con la sincronia dei neuroni attivati, sviluppando un sistema per rilevare l'evoluzione dell'attività epilettica in tempo reale. L'erogazione di stimolazione elettrica in momenti precisi ha ridotto di un impressionante 60 % la durata di questi episodi. I risultati e la metodologia sono stati presentati sulla rivista Science. Il progetto TSPUMMNRPS, finanziato dall'UE, ha individuato una tessera importante del rompicapo che studia il modo in cui vengono conservate le memorie. La metodologia e la strumentazione avanzata sviluppate dal team rappresentano un contributo prezioso per comprendere meglio i meccanismi che contribuiscono al funzionamento del cervello in salute e in malattia.

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