Riepilogo: I ricercatori della Charité – Universitätsmedizin di Berlino hanno scoperto come le onde cerebrali lente durante il sonno profondo migliorano la ricettività della neocorteccia, facilitando la formazione della memoria. Utilizzando tessuto cerebrale umano intatto, il team ha dimostrato che queste onde rafforzano le connessioni sinaptiche nella neocorteccia in momenti specifici, rendendola particolarmente efficace per il trasferimento della memoria a lungo termine. I ricercatori affermano che i risultati potrebbero guidare lo sviluppo di terapie mirate per migliorare la memoria, come la stimolazione elettrica o acustica durante il sonno.
Punti chiave:
- Funzionalità a onda lenta: Le onde elettriche lente durante il sonno profondo rendono la neocorteccia più ricettiva rafforzando le connessioni sinaptiche, favorendo il trasferimento della memoria dall’ippocampo all’immagazzinamento a lungo termine.
- Tempismo perfetto identificato: La formazione della memoria è più efficiente immediatamente dopo che la tensione aumenta con fluttuazioni a onde lente, creando brevi finestre di maggiore prontezza nella neocorteccia.
- Potenziale terapeutico: I risultati potrebbero favorire lo sviluppo mirato di terapie di potenziamento della memoria, come la stimolazione transcranica o i segnali acustici, per ottimizzare il trattamento dei disturbi cognitivi.
È noto da quasi 20 anni che le onde elettriche lente e sincrone nel cervello durante il sonno profondo supportano la formazione dei ricordi. Perché ciò fosse precedentemente sconosciuto.
Ora scrivo sul diario un team di ricercatori della Charité – Universitätsmedizin Berlin propone una spiegazione. Secondo lo studio, le onde lente rendono la neocorteccia, sede della memoria a lungo termine, particolarmente ricettiva alle informazioni. I risultati potrebbero aiutare a ottimizzare gli approcci terapeutici destinati a supportare la formazione della memoria dall’esterno.
Come si formano le memorie permanenti?
Gli esperti ritengono che mentre dormiamo, il nostro cervello ripropone gli eventi della giornata, spostando le informazioni dalla sede della memoria a breve termine, l’ippocampo, alla memoria a lungo termine situata nella neocorteccia.
Fondamentali in questo processo sono soprattutto le “onde lente”: oscillazioni lente e sincrone della tensione elettrica nella corteccia che si verificano durante la fase di sonno profondo. Possono essere misurati utilizzando un elettroencefalogramma (EEG). Le onde hanno origine quando la tensione elettrica in molti neuroni aumenta e diminuisce simultaneamente una volta al secondo.
“Sappiamo da molti anni che queste fluttuazioni di tensione contribuiscono alla formazione della memoria”, afferma il professor Dr Jörg Geigerdirettore dell'Istituto di Neurofisiologia della Charité e capo dello studio, in un comunicato. “Quando il sonno a onde lente viene aumentato artificialmente dall’esterno, la memoria migliora. Ma quello che non sapevamo fino ad ora era cosa succede esattamente nel cervello quando ciò accade, perché è estremamente difficile studiare i flussi di informazioni all’interno del cervello umano”.
Le onde lente rafforzano le sinapsi
Lui e il suo team hanno ora utilizzato tessuto cerebrale umano intatto, estremamente raro, per chiarire i processi che molto probabilmente sono alla base della formazione della memoria durante il sonno profondo. Secondo i loro risultati, le onde elettriche lente influenzano la forza delle connessioni sinaptiche tra i neuroni nella neocorteccia e quindi la loro ricettività.
Per il loro studio, il team di ricercatori ha studiato campioni di tessuto neocorticale intatto prelevati da 45 pazienti che erano stati sottoposti a neurochirurgia per curare l’epilessia o un tumore al cervello al Charité, all’ospedale Evangelisches Klinikum Bethel o al Centro medico universitario di Amburgo-Eppendorf. I ricercatori hanno simulato nei tessuti le fluttuazioni di tensione tipiche delle onde cerebrali lente durante il sonno profondo e hanno poi misurato la risposta delle cellule nervose. Per raggiungere questo obiettivo, hanno utilizzato micropipette di vetro posizionate con precisione fino al nanometro. Per “ascoltare” le comunicazioni tra più cellule nervose collegate attraverso il tessuto, hanno utilizzato fino a dieci “pipette” contemporaneamente, un numero molto elevato per questo metodo, noto come tecnica multipatch.
Il tempismo perfetto contribuisce alla formazione della memoria
Il team di ricercatori ha scoperto che le connessioni sinaptiche tra i neuroni nella neocorteccia vengono potenziate al massimo in un momento molto specifico durante le fluttuazioni di tensione.
“Le sinapsi funzionano in modo più efficiente immediatamente dopo che la tensione aumenta da bassa ad alta”, afferma Franz Xaver Mittermaierricercatore presso l'Istituto di Neurofisiologia di Charité e primo autore dello studio, in un comunicato. “Durante quella breve finestra temporale, si può pensare che la corteccia sia stata posta in uno stato di elevata prontezza. Se il cervello riproduce un ricordo esattamente in questo momento, viene trasferito nella memoria a lungo termine in modo particolarmente efficace. Quindi, il sonno a onde lente evidentemente supporta la formazione della memoria rendendo la neocorteccia particolarmente ricettiva per molti brevi periodi di tempo”.
Questa conoscenza potrebbe essere utilizzata per migliorare la memoria, ad esempio nel lieve deterioramento cognitivo negli anziani. Gruppi di ricerca in tutto il mondo stanno lavorando su metodi per utilizzare sottili impulsi elettrici – elettrostimolazione transcranica – o segnali acustici per influenzare le onde lente durante il sonno.
“Al momento, però, questi approcci di stimolazione vengono ottimizzati attraverso tentativi ed errori, il che è un processo laborioso e dispendioso in termini di tempo”, afferma Geiger in un comunicato. “Le nostre scoperte sul tempismo perfetto potrebbero aiutare in questo. Ora, per la prima volta, consentono lo sviluppo mirato di metodi di stimolazione per aumentare la formazione della memoria”.
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