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Identificazione di meccanismi per distinguere i percorsi che si sovrappongono nell’ambiente

Scegliere in che direzione andare a un incrocio non dovrebbe necessariamente implicare l’uso del GPS. Una ricerca dell’UE sta facendo luce sul modo in cui il cervello crea mappe dell’ambiente.

Ricerca di base
Salute

L’ippocampo è l’epicentro della memoria degli eventi quotidiani (memoria episodica). Qui si trovano le rappresentazioni dell’ambiente circostante, che variano a seconda dei nostri ricordi. Apparentemente, la localizzazione è codificata dall’attività di neuroni sintonizzati a livello spaziale con il contributo del neurotrasmettitore acetilcolina. Una ricerca ha rivelato che le protrusioni di ingresso (dendriti) delle cellule piramidali nell’ippocampo si eccitano prima che queste cellule comincino a mostrare attività di localizzazione. Resta, tuttavia, una domanda urgente: da dove viene il cambiamento di eccitabilità o cosa rende questi neuroni in grado di codificare la posizione?

Come avviene l’eccitazione dei neuroni nella mappatura della posizione

«Lavorando con il progetto HippAchoMod, abbiamo avanzato l’ipotesi che il setto mediale selezioni le informazioni che raggiungeranno l’ippocampo e formi rappresentazioni dell’ambiente», afferma Viktor Varga, ricercatore del programma finanziato dalle azioni Marie Skłodowska Curie (MSCA). I ricercatori hanno proposto che la sinergia tra l’eccitazione diretta provocata dall’acetilcolina e l’allentamento dell’inibizione dei dendriti per l’azione dell’acido γ-amminobutirrico (GABA) crei delle finestre di opportunità per l’emergere dell’attività di codifica della posizione. «Il risultato genererebbe una depolarizzazione duratura del compartimento di ingresso delle cellule principali. Qualsiasi input che arriva a una cellula piramidale “pre-attivata” sarebbe rafforzato e il neurone sarà sintonizzato per ricevere le informazioni», spiega Varga. Di conseguenza, il gruppo di ricerca di HippAchoMod ha rivolto la sua attenzione alla connessione setto-ippocampale multicomponente.

Il topo nel labirinto: come impara da che parte girare?

«Abbiamo insegnato ai topi ad alternare le svolte a destra e a sinistra in un labirinto a forma di otto (nella foto). I neuroni del setto mediale sono stati stimolati durante il passaggio del topo in una sezione predeterminata del labirinto», illustra Varga. In questo compito di alternanza, l’obiettivo del gruppo era anche quello di determinare l’attività imperturbata delle cellule piramidali. I risultati hanno rivelato che il setto mediale può innescare cambiamenti plastici nell’attività di codifica della posizione: la mappatura può emergere o scomparire. Tuttavia, l’entità della rimappatura è stata inferiore alle aspettative, il che indica un altro meccanismo in gioco non ancora identificato. Un numero sorprendentemente elevato di neuroni di codifica dei luoghi ha mostrato un’attività differenziale nel corridoio centrale prima che il topo avesse la possibilità di girare nel braccio sinistro o destro del labirinto. Questo fenomeno è stato registrato per la prima volta 20 anni fa, ma ad oggi non c’era alcuna spiegazione su come questo comportamento emerga e quale ne sia il ruolo esatto. «Una possibilità è che, man mano che l’animale migliora nel compito, l’attività nell’ippocampo separi i due tipi di prove in modo più netto», suggerisce Varga.

Un altro pezzo del puzzle di codifica della localizzazione: le onde Theta

Il setto mediale è l’orologio principale del circuito della memoria episodica, attraverso la generazione dell’oscillazione theta. Sorprendentemente, l’emergere dell’attività di localizzazione è strettamente abbinata a finestre temporali determinate da questo ritmo. I risultati evidenziano l’importanza dell’attività finemente coordinata sia della componente colinergica che di quella GABAergica del setto mediale nel supportare la formazione e l’archiviazione delle rappresentazioni. «Il prossimo passo di ricerca nel mio laboratorio, sempre sostenuto dal programma MSCA, sarà volto a scoprire i principi operativi di base della modulazione subcorticale». Aggiungendo la questione delle tempistiche, Varga continua: «Ho intenzione di districare l’orologio del setto mediale esaminando in che modo le sue diverse componenti, in particolare i sottogruppi funzionali dei neuroni GABAergici, supportano la sincronizzazione nel circuito della memoria episodica».

Parole chiave

HippAchoMod, neurone, ippocampo, localizzazione, memoria, mappatura, setto mediale, GABA, acetilcolina, onda theta

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