I ricercatori di TAU e UCLA sviluppano in profondità

Dec 17, 2023

Uno studio rivoluzionario ha dimostrato per la prima volta che i ricordi duraturi si consolidano nel cervello umano attraverso la comunicazione tra l’ippocampo e la corteccia cerebrale durante il sonno. Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che inducendo la stimolazione cerebrale profonda durante il sonno si può migliorare il consolidamento della memoria.

Lo studio unico, pubblicato sulla rivista leader Nature Neuroscience (L’aumento della sincronia neuronale ippocampo-prefrontale durante il sonno migliora il consolidamento della memoria negli esseri umani ), ha coinvolto una collaborazione internazionale guidata dalla Dott.ssa Maya Geva-Sagiv (oggi alla UC Davis). Lo studio è frutto di una collaborazione tra i laboratori del Prof. Yuval Nir della Facoltà di Medicina Sackler, Dipartimento di Ingegneria Biomedica e della Sagol School of Neuroscience dell'Università di Tel Aviv, e del Prof. Itzhak Fried del Dipartimento di Neurochirurgia dell'UCLA e del Sackler Facoltà di Medicina dell'Università di Tel Aviv.

"Questo studio è stato reso possibile da un raro gruppo di 18 pazienti affetti da epilessia presso l'UCLA Medical Center", afferma il Prof. Nir. "Il Prof. Fried ha impiantato elettrodi nel cervello di questi pazienti per cercare di individuare le aree che causano le crisi epilettiche, e loro si sono offerti volontari per prendere parte a uno studio che indagava gli effetti della stimolazione cerebrale profonda durante il sonno. Stretto lavoro con neurologi esperti guidati da La professoressa Dawn Eliashiv dell'UCLA ha consentito al nostro team di integrare la stimolazione cerebrale avanzata nella ricerca e di testare, per la prima volta sugli esseri umani, l'ipotesi a lungo sostenuta secondo cui l'attività coordinata dell'ippocampo e della corteccia cerebrale durante il sonno è un meccanismo fondamentale nel consolidamento dei ricordi. Inoltre, abbiamo migliorato il consolidamento della memoria attraverso uno speciale protocollo di stimolazione che ha migliorato la sincronizzazione tra queste due aree del cervello. L'intervento durante il sonno rappresenta un approccio unico che può essere ulteriormente sviluppato in futuro per dare speranza alle persone con disturbi della memoria come la demenza."

"Sappiamo che un buon sonno notturno è fondamentale per il consolidamento di ricordi duraturi, ma finora avevamo poche prove riguardo ai processi precisi che sono in atto durante il sonno umano", spiega la dott.ssa Maya Geva-Sagiv. "In questo studio, abbiamo esaminato direttamente il ruolo dell'attività neurale e delle onde cerebrali elettriche durante il sonno. Il nostro obiettivo era quello di migliorare i meccanismi naturali in gioco, per scoprire esattamente come il sonno aiuta a stabilizzare i ricordi."

I ricercatori hanno sviluppato un sistema di stimolazione del cervello profondo che migliora la comunicazione elettrica tra l’ippocampo – una regione del cervello profondo coinvolta nell’acquisizione di nuovi ricordi, e la corteccia frontale – dove i ricordi vengono immagazzinati a lungo termine. Monitorando l'attività nell'ippocampo durante il sonno, il sistema consente l'erogazione tempestiva di stimolazione elettrica alla corteccia frontale. I partecipanti allo studio hanno completato due test di memoria, confrontando le loro prestazioni dopo due notti diverse: una indisturbata e l'altra con stimolazione cerebrale profonda. In entrambe le occasioni al mattino è stato chiesto loro di riconoscere personaggi famosi di cui avevano mostrato le foto la sera prima. Lo studio ha scoperto che la stimolazione cerebrale profonda ha migliorato significativamente la precisione della memoria."

"Abbiamo scoperto che il nostro metodo ha avuto un effetto benefico sia sull'attività cerebrale durante il sonno che sulle prestazioni della memoria", afferma il prof. Fried. "Tutti i pazienti che avevano ricevuto stimoli sincronizzati alla corteccia frontale hanno dimostrato prestazioni di memoria migliori, rispetto alle notti di sonno indisturbato. Il gruppo di controllo, che ha ricevuto stimoli simili ma non sincronizzati, non ha mostrato alcun miglioramento della memoria. Il nostro metodo di stimolazione del cervello profondo è unico perché è a circuito chiuso: gli stimoli sono perfettamente sincronizzati con l'attività dell'ippocampo. Inoltre, abbiamo monitorato l'impatto degli stimoli sull'attività cerebrale alla risoluzione dei singoli neuroni."

"I nostri risultati supportano l'ipotesi che una precisa coordinazione tra le onde del sonno favorisce la comunicazione tra l'ippocampo che accoglie nuovi ricordi e la corteccia frontale che li immagazzina a lungo termine", aggiunge il prof. Nir. "Con nostra sorpresa, abbiamo anche scoperto che l'intervento non ha aumentato significativamente il numero di risposte giuste fornite dai partecipanti, ma piuttosto ha ridotto il numero di risposte sbagliate. Ciò suggerisce che il sonno acuisce la precisione della nostra memoria, o in altre parole, la rimuove varie distrazioni dalla relativa traccia mnestica."