La prova che il cervello umano riproduce le nostre esperienze di veglia mentre dormiamo

Quando ci addormentiamo, i nostri cervelli non sono semplicemente offline, sono impegnati a organizzare nuovi ricordi – e ora gli scienziati hanno intravisto il processo. I ricercatori riportano sulla rivista Cell Reports il 5 maggio la prima prova diretta che il cervello umano riproduce le esperienze di veglia mentre dormiamo, visto in due partecipanti con array di microelettrodi intracorticali collocati nel cervello come parte di uno studio clinico pilota di interfaccia cervello-computer. Durante il sonno, il cervello riproduce i modelli di innesco neurale sperimentati mentre è sveglio, noto anche come “replay offline”. Si ritiene che il “Replay” sia alla base del consolidamento della memoria, il processo mediante il quale le memorie recenti acquisiscono una maggiore permanenza nella loro rappresentazione neurale. Gli scienziati hanno precedentemente osservato il replay negli animali, ma il nuovo studio ha testato se il fenomeno si verifica anche nel cervello umano. Il team ha chiesto ai due partecipanti di fare un pisolino prima e dopo aver giocato a un gioco a copia sequenziale, simile al gioco di successo degli anni ’80. Il videogioco aveva quattro pannelli colorati che si illuminavano in sequenze diverse per essere ripetute dai giocatori. Ma invece di muovere le braccia, i partecipanti hanno giocato con le loro menti, immaginando di spostare il cursore con le mani su obiettivi diversi uno per uno, colpendo i colori corretti nell’ordine corretto il più rapidamente possibile. Mentre i partecipanti si riposavano, giocavano e poi si riposavano di nuovo, i ricercatori hanno registrato l’attività di grandi gruppi di singoli neuroni nel cervello attraverso una matrice multi-elettrodo impiantata. Non ci sono molti scenari in cui una persona avrebbe un array multi-elettrodo posizionato nel cervello, in cui gli elettrodi sono abbastanza piccoli da essere in grado di rilevare l’attività dei singoli neuroni. Gli elettrodi approvati per le indicazioni mediche, come quelli per il trattamento del morbo di Parkinson o dell’epilessia, sono troppo grandi per tenere traccia dell’attività spigolosa dei singoli neuroni. Ma gli array di elettrodi utilizzati negli studi clinici pilota BrainGate sono i primi a consentire registrazioni neuronali così dettagliate nel cervello umano. Ecco perché questo studio non ha precedenti. BrainGate è un consorzio di ricerca accademica che comprende Brown University, Massachusetts General Hospital, Case Western Reserve University e Stanford University. I ricercatori di BrainGate stanno lavorando allo sviluppo di interfacce cervello-computer impiantate cronicamente per aiutare le persone con gravi disabilità motorie a ritrovare la comunicazione e il controllo utilizzando i segnali cerebrali per spostare i cursori del computer, le braccia robotiche e altri dispositivi di assistenza. In questo studio, il team ha osservato gli stessi schemi di attività neuronale durante il periodo di gioco e il periodo di riposo post-partita. In altre parole, è come se i partecipanti continuassero a giocare al gioco dopo aver dormito, riproducendo gli stessi schemi nel loro cervello a livello neuronale. I risultati hanno fornito prove dirette di replay correlato all’apprendimento nel cervello umano. Questa è la prima prova diretta del fatto che negli umani assistiamo anche a replay durante il riposo dopo l’apprendimento che potrebbe aiutare a consolidare quei ricordi. Tutti i meccanismi di consolidamento della memoria relativi al replay che hanno studiato negli animali per tutti questi decenni potrebbero effettivamente essere generalizzati anche agli umani. I risultati aprono anche ulteriori domande e futuri argomenti di studio che vogliono capire il meccanismo sottostante attraverso il quale il replay consente il consolidamento della memoria. Il prossimo passo è trovare prove che il replay ha effettivamente un ruolo causale nel processo di consolidamento della memoria. Un modo per farlo sarebbe quello di verificare se esiste una relazione tra la forza del replay e la forza del richiamo della memoria post-pisolino. Sebbene gli scienziati non comprendano appieno come funzionano l’apprendimento e il consolidamento della memoria, una cascata di studi sugli animali e sull’uomo ha dimostrato che il sonno gioca un ruolo vitale. Dormire bene la notte prima di un test e prima di colloqui importanti è vantaggioso per una buona performance cognitiva. Abbiamo buone prove scientifiche che il sonno è molto importante in questi processi.

Daniele Corbo

Bibliografia:” Replay of Learned Neural Firing Sequences during Rest in Human Motor Cortex”. by Eichenlaub and Jarosiewicz et al.
Cell Reports

Immagine: The image is credited to Eichenlaub and Jarosiewicz et al.

2 commenti Aggiungi il tuo

  1. silviadeangelis40d ha detto:

    Sempre speciali articoli, nelle tue interessanti pagine.
    Post condiviso sulla mia pagina facebook.
    Serena domenica e un saluto,silvia

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    1. Grazie, mi fa molto piacere! Buona domenica, un abbraccio

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