Cercetătorii de la UCLA au identificat circuitul cerebral care reglează organizarea memoriei
Când o persoană are o experiență nouă, creierul său se confruntă cu o decizie subtilă, dar esențială: ar trebui această experiență să fie categorisită alături de alte amintiri stocate sau ar trebui să fie arhivată ca o amintire nouă?
Obținerea unei decizii corecte permite creierului să ajute oamenii să navigheze în lume. Însă, o alegere greșită poate duce la formarea de asociații false, un aspect specific mai multor condiții psihice, precum tulburarea bipolară și schizofrenia.
Într-un studiu publicat în jurnalul Nature Neuroscience, cercetătorii de la UCLA Health au identificat circuitul cerebral specific care ar putea fi responsabil pentru această decizie.
Cercetătorii de la UCLA Integrative Center for Learning and Memory au descoperit că o regiune a cortexului prefrontal, asociată cu luarea deciziilor și memoria pe termen lung, joacă un rol activ în controlul modului în care amintirile sunt organizate în hipocamp, centrul principal de stocare a memoriei. Folosind șoareci, aceștia au reușit să urmărească calea specifică prin care se desfășoară integrarea memoriei.
De mult timp știm că cortexul prefrontal și hipocampul colaborează în procesul de memorie, dar modul în care cortexul prefrontal controlează efectiv legarea amintirilor a fost un mister. Acest studiu identifică un circuit specific care poate regla bidirecțional acest proces.
André de Sousa a declarat: „Cei doi factori cheie care determină dacă creierul va lega două amintiri sunt similaritatea experiențelor și distanța temporală dintre ele.” Experiențele care au avut loc la câteva ore distanță au tendința de a se fuziona automat în hipocamp. Când experiențele sunt separate de câteva zile, un proces mai deliberat pare să preia controlul.
Folosind șoareci, echipa de cercetare a descoperit că o regiune a creierului numită cortex prefrontal ventromedial (vmPFC) devine semnificativ mai activă atunci când un animal întâlnește un nou mediu la câteva zile după un altul, mai ales când cele două medii sunt clar diferite. Această creștere a activității este modul în care creierul păstrează amintirile separate.
Cercetătorii au descoperit că vmPFC acționează ca un punct de control al calității. După câteva zile, cortexul prefrontal are suficient timp pentru a consolida o amintire anterioară. Când apare o nouă experiență, va compara noua experiență cu amintirea anterioară. Dacă acestea sunt semnificativ diferite, vmPFC semnalează hipocampului să folosească un set nou de neuroni pentru a înregistra noua experiență, păstrând astfel amintirile distincte. Dacă cele două experiențe sunt similare, vmPFC se deconectează, permițând hipocampului să codifice ambele amintiri în mulți dintre aceiași neuroni și să le lege împreună.
Dacă vmPFC este împiedicat să își îndeplinească rolul, hipocampul își pierde această abilitate de discriminare și începe să fuzioneze greșit amintirile care nu au legătură între ele.
Pentru a demonstra acest lucru, cercetătorii UCLA au expus șoarecii la două medii distincte, la o săptămână distanță. Când șoarecii au vizitat a doua mediu, cercetătorii au oprit vmPFC în șoareci, iar aceștia s-au comportat ca și cum cele două medii ar fi fost aceleași. Când șoarecii au fost supuși unei șocuri electrice ușoare în a doua mediu, au arătat reacții de frică când au fost plasați din nou în prima mediu, deși nu s-a întâmplat nimic alarmant acolo.
Cu toate acestea, atunci când cercetătorii au inhibat vmPFC când șoarecii au fost expuși la două medii diferite la doar cinci ore distanță, nimic nu s-a schimbat. Amintirile au fost legate în mod evident. De Sousa a afirmat că acest lucru sugerează că rolul vmPFC este specific gestionării organizării memoriei pe perioade mai lungi de timp, după ce a avut timp suficient pentru a consolida ceea ce a fost anterior.
Studiul a urmărit, de asemenea, calea precisă pe care vmPFC o folosește pentru a-și exercita influența, utilizând o combinație de tehnici avansate, inclusiv microscoape miniaturale montate pe capul șoarecilor pentru a observa neuronii individuali activându-se în timp real și prin activarea sau inhibarea anumitor neuroni folosind medicamente sau lumină.
Au descoperit că semnalul călătorește de la vmPFC la o regiune de releu numită cortex entorinal medial, care comunică ulterior cu hipocampul. Când această cale vmPFC-entroinal este blocată, amintirile care ar trebui să rămână separate se fuzionează greșit. Când a fost activată artificial, amintirile care ar fi fost în mod normal legate au fost despărțite chiar și atunci când experiențele au avut loc aproape una de alta în timp.
La capătul acestei căi, un tip specific de neuron inhibitor din hipocamp, numit celulă neurogliaformă, pare să acționeze ca un gardian final, reglementând care neuroni sunt recrutați pentru a stoca o nouă amintire și care nu sunt.
„Ce este remarcabil este că acest circuit poate funcționa în ambele direcții”, a spus de Sousa. „Putem fuziona amintiri care nu ar trebui să fie legate sau păstra amintiri separate care altfel ar fi fost legate, doar prin manipularea acestei singure căi. Aceasta ne spune că este un mecanism fundamental de control.”
De Sousa a adăugat că descoperirile oferă un potențial cadru pentru a înțelege ce se întâmplă atunci când organizarea memoriei este perturbată. Tulburările precum schizofrenia, tulburarea bipolară și anumite tulburări de anxietate sunt asociate cu formarea de asociații inadecvate și cu comunicarea afectată între cortexul prefrontal și hipocamp.
Aceste descoperiri pot avea, de asemenea, relevanță pentru îmbătrânire. Dificultățile în organizarea memoriei sunt o caracteristică bine documentată a declinului cognitiv, iar comunicarea prefrontal-hipocampală este cunoscută că se deteriorează odată cu vârsta.
Studiile suplimentare sunt necesare pentru a continua investigarea modului în care cortexul prefrontal colaborează cu hipocampul pentru a ghida comportamentul adecvat.
„Cortexul prefrontal susține mai multe funcții cognitive importante, inclusiv memoria de lucru, stocarea memoriei pe termen lung și luarea deciziilor. Suntem interesați să înțelegem cum combină aceste procese cu cunoștințele anterioare pentru a influența activitatea hipocampului în timpul formării și recuperării memoriei”, a spus de Sousa. „Această lucrare ar putea ajuta la dezvăluirea modului în care creierul integrează diferitele funcții cognitive pentru a susține comportamentul adaptiv și cum aceste interacțiuni pot deveni perturbate în cazul îmbătrânirii sau al bolii.”
