Come si creano i ricordi e il ruolo della Cromatina
Con il termine “engram” si intende la traccia fisica che un ricordo lascia nel cervello.
Come si forma un ricordo?
Specifiche cellule cerebrali si attivano mentre formiamo un ricordo e si riattivano mentre lo ricordiamo, rafforzando le connessioni tra i neuroni coinvolti. Questo cambiamento radica la memoria e ci consente di conservare i ricordi che ricordiamo più spesso, mentre altri svaniscono. Ma le precise alterazioni fisiche all’interno dei nostri neuroni che provocano questi cambiamenti sono state difficili da definire, fino ad ora.
In uno studio pubblicato recentemente, i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology hanno monitorato una parte importante del processo di creazione della memoria su scala molecolare nei cromosomi delle cellule engram. I neuroscienziati sapevano già che la formazione della memoria non è istantanea e che l’atto di ricordare è cruciale per bloccare un ricordo nel cervello. Questi ricercatori hanno ora scoperto alcune delle incarnazioni fisiche di quel meccanismo.
Il gruppo del MIT ha lavorato con topi a cui era stato inserito un marcatore fluorescente nel loro genoma per far brillare le loro cellule ogni volta che esprimevano il gene Arc , che è associato alla formazione della memoria. Gli scienziati hanno collocato questi topi in una nuova posizione e li hanno addestrati a temere un rumore specifico, quindi li hanno riportati in questa posizione diversi giorni dopo per riattivare la memoria. Nell’area del cervello chiamata ippocampo, le cellule engram che hanno formato e richiamato questa memoria si sono accese di colore, il che ha reso facile separarle da altre cellule cerebrali al microscopio durante un esame post-mortem.
Esaminando i nuclei di queste cellule, i ricercatori hanno individuato cambiamenti a grana fine nell’architettura della Cromatina – il complesso di DNA e proteine regolatrici che compongono i cromosomi – mentre la memoria prendeva forma. Parti della cromatina sono state riorganizzate in modo tale che i geni associati alla memoria potessero entrare più facilmente in azione per rafforzare e preservare una memoria.
Il mutamento della Creatina in aiuto ai ricordi
Questa conclusione non è stata chiara dall’inizio dell’esperimento. Subito dopo la formazione della memoria, non c’erano grandi differenze nel modo in cui le cellule engram esprimevano i loro geni. Ma i ricercatori hanno notato alcuni cambiamenti strutturali nella cromatina delle cellule: alcune regioni del DNA sono diventate più accessibili, spostandosi in modo che le proteine della cromatina e altri tratti di DNA non le coprissero.
Pochi giorni dopo, i ricercatori hanno individuato altre alterazioni. Il DNA si era riorganizzato ulteriormente in modo che molti di questi potenziatori fossero più vicini ai geni specifici che miravano. Tuttavia, non c’erano ancora cambiamenti radicali nel modo in cui i geni venivano espressi.
Quando i topi sono stati reinseriti nell’ambiente in cui avevano originariamente formato questa memoria, è seguita un’ondata di espressione genica. Le modifiche strutturali agli esaltatori sono allineate con questi modelli di attivazione, portando a connessioni più forti tra i neuroni coinvolti. Fu allora che ci si rese conto che le modifiche architettoniche alla cromatina stavano preparando le cellule a rafforzare i ricordi quando venivano richiamate.
Man mano che si forma una memoria, le cellule engram si attrezzano per esprimere geni che creeranno e rafforzeranno le connessioni tra di loro. Tuttavia, le cellule possono trarre il massimo vantaggio da questi cambiamenti latenti solo quando la memoria viene nuovamente richiamata alla mente.
Riassumendo: i cambiamenti strutturali nella cromatina preparano la cellula a creare e preservare i ricordi.
Uomo e topi: circuiti di memoria comune
Tuttavia, anche gli strumenti più all’avanguardia non sono in grado di monitorare la formazione della memoria così da vicino negli animali vivi, quindi gli scienziati non possono osservare da vicino la formazione della memoria umana.
Ma i topi e gli esseri umani hanno alcuni circuiti di memoria in comune. Questo studio ha monitorato le cellule nell’ippocampo, una struttura curva vicino al centro del cervello in entrambe le specie che è vitale per l’apprendimento e la memoria. Le differenze tra la versione umana e quella murina dell’ippocampo temperano l’applicabilità dei risultati dello studio, ma all’interno di questo nuovo sottocampo, sono dati interessanti.
Altri esperimenti come questo possono restringere quali cellule cerebrali seguono questi schemi, e se gli schemi sono gli stessi per diversi tipi di ricordi, che si tratti di momenti emotivi, abilità fisiche o informazioni visive a cui il tuo cervello si sta aggrappando. Ciò potrebbe portare alla luce un principio più ampio di come si formano i ricordi, che a sua volta potrebbe indicare terapie per condizioni come il disturbo da stress post-traumatico o il morbo di Alzheimer, in cui i ricordi sono troppo persistenti o non abbastanza persistenti. Comprendere a livello molecolare come il cervello consolida alcuni ricordi e ne perde altri potrebbe creare opportunità per influenzare l’invecchiamento, l’apprendimento e altri processi essenziali.
L’alterazione del DNA
C’è molto altro da imparare su questi cambiamenti nell’architettura della cromatina. Molti tipi di fattori ambientali, come l’alimentazione o lo stress, possono alterare la disposizione del DNA e delle proteine nella cromatina, con effetti a valle se il DNA è espresso e influenza il comportamento cellulare. Ulteriori studi potrebbero anche esaminare le abbondanti regioni del DNA che non dirigono la creazione di proteine o hanno altri effetti evidenti nel cervello.
Tratto da: https://www.quantamagazine.org/brain-cell-dna-refolds-itself-to-aid-memory-recall-20201102/
