Nell’ippocampo la chiave dell’ansia e dei disturbi legati al trauma e allo stress

Scoperto un nuovo, sorprendente meccanismo attraverso il quale l'ippocampo, regione del cervello cruciale per la memoria, costruisce ponti tra eventi distanti nel tempo. I risultati di questo nuovo studio, pubblicato sulla rivista Neuron rivelano i circuiti che sottendono l'apprendimento associativo, e gettano le basi per una migliore comprensione dell'ansia e dei disturbi legati al trauma e allo stress, come il panico e i disturbi da stress post-traumatico.
Stefano Pisani, 24 Maggio 2020
Micron
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Giornalista Scientifico

Scoperto un nuovo, sorprendente meccanismo attraverso il quale l’ippocampo, regione del cervello cruciale per la memoria, costruisce ponti tra eventi distanti nel tempo: esplosioni di attività che sembrano casuali, ma che in realtà formano un modello complesso che, man mano, aiuta il cervello ad apprendere associazioni. I risultati di questo nuovo studio, pubblicato sulla rivista Neuron rivelano i circuiti che sottendono l’apprendimento associativo, e gettano le basi per una migliore comprensione dell’ansia e dei disturbi legati al trauma e allo stress, come il panico e i disturbi da stress post-traumatico, in cui un evento apparentemente neutro può suscitare, inaspettatamente, una risposta negativa.

“Sappiamo che l’ippocampo è importante nelle forme di apprendimento che implicano il collegamento di due eventi che si verificano anche fino a 10-30 secondi di distanza”, ha spiegato Attila Losonczy, del Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behaviour Institute del Columbia University Medical Center e tra gli autori della ricerca. “Questa capacità è fondamentale per sopravvivere, ma i meccanismi alla sua base sono stati finora sfuggenti. Con questo studio, condotto sui topi, abbiamo mappato i complessi calcoli che il cervello esegue per collegare eventi distinti che sono separati nel tempo”.

L’ippocampo – una piccola regione a forma di cavalluccio marino sepolta nel profondo del cervello – è una sorta di quartier generale decisivo per l’apprendimento e la memoria. Precedenti esperimenti sui topi hanno mostrato che il blocco delle funzioni dell’ippocampo provoca negli animali difficoltà a imparare ad associare due eventi separati da decine di secondi. “L’opinione prevalente è che le cellule dell’ippocampo mantengano un livello di attività persistente per associare questi eventi”, spiegano gli scienziati, “la disattivazione di queste cellule potrebbe così interrompere l’apprendimento”.

Per testare questa visione tradizionale, i ricercatori hanno osservato mediante imaging parti dell’ippocampo dei topi mentre gli animali erano esposti a due diversi stimoli, separati da una quindicina di secondi: un suono neutro seguito da un piccolo ma spiacevole sbuffo d’aria. Gli scienziati hanno ripetuto questo esperimento diverse volte: nel corso del tempo, i topi hanno imparato ad associare il suono allo sbuffo di aria che lo seguiva. Attraverso la microscopia a due fotoni e l’imaging funzionale del calcio, gli scienziati hanno registrato contemporaneamente l’attività di migliaia di neuroni dell’ippocampo di questi animali, nell’arco di molti giorni, allo scopo di farsi un’idea dei processi mediante i quali il cervello umano impara a mettere in connessione due eventi. Questa enorme quantità di dati sperimentali è stata analizzata attraverso strumenti matematici sviluppati da un gruppo di neuroscienziati computazionali.

“Ci aspettavamo di vedere un’attività neurale continua e ripetitiva che persisteva durante la pausa dei quindici secondi: questo ci avrebbe indicato un ippocampo al lavoro che collegava lo stimolo uditivo e il soffio d’aria”, ha spiegato il neuroscienziato computazionale Stefano Fusi, del Columbia Institute, coautore dello studio. “Ma quando abbiamo iniziato ad analizzare i dati, non abbiamo visto questa attività.”

Invece, l’attività neurale registrata durante l’intervallo di quindici secondi era scarsa: solo un piccolo numero di neuroni si attivava e lo faceva apparentemente a caso. Questa sporadica attività sembrava nettamente diversa da quella continua che il cervello mostra durante altri episodi di apprendimento e memoria, come per esempio la memorizzazione di un numero di telefono.

“L’attività sembrava entrare in crisi a intervalli intermittenti e casuali durante tutto il test”, ha continuato James Priestley, anche lui del Columbia Zuckerman Institute e tra gli autori della ricerca. “Per comprendere questi processi, abbiamo dovuto cambiare il modo in cui analizzavamo i dati e utilizzare strumenti progettati per dare un senso ai processi casuali”.

Alla fine, i ricercatori hanno scoperto un modello nella casualità: uno stile di calcolo mentale che sembra essere un modo straordinariamente efficiente in cui i neuroni immagazzinano informazioni. Invece di comunicare costantemente tra loro, i neuroni risparmiano energia, forse codificando le informazioni nelle connessioni tra di essi, le sinapsi, piuttosto che attraverso l’attività elettrica delle singole cellule. “Abbiamo scoperto che il cervello non resta costantemente attivo durante quei secondi perché, metabolicamente, questo non è il modo più efficiente per conservare le informazioni”, ha proseguito Fusi, “Il cervello sembra avere un modo più efficiente per costruire questi ‘ponti’, che sospettiamo possa anche comportare il cambiamento della forza delle sinapsi”.

Oltre ad aiutare a mappare i circuiti coinvolti nell’apprendimento associativo, questi risultati forniscono anche un punto di partenza per esplorare più profondamente disfunzioni nella memoria associativa, come il panico e il disturbo da stress post-traumatico. “Anche se il nostro studio non modellizza esplicitamente il quadro clinico di nessuno di questi disturbi, può dare molte informazioni. Per esempio, può aiutarci a comprendere alcune dinamiche che si verificano nel cervello quando i pazienti sperimentano un’associazione spaventosa tra due eventi che, in altri, non susciterebbero paura o panico” concludono gli scienziati.

Commenti dei lettori


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  1. Ferruccio Massoli
    Buonasera, per tutta la vita (ora ho 60 anni) sto soffrendo di questo disturbo. Ora mi curo con antidepressivi e in passato ho per 10 anni praticato analisi, ma con risultati praticamente nulli e una sofferenza quasi insopportabile. Poiché non ho nessuna idea di come curarmi in altro modo, mi metterei a disposizione dei ricercatori come volontario per sperimentare degli interventi sull' ippocampo. La mia email è qui sotto. Aggiungo il mio cellulare 3663647763 Grazie Ferruccio Massoli Brescia
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