I neuroscienziati riportano oggi i primi risultati di test sperimentali progettati per esplorare l’idea che “dimenticare” potrebbe non essere una brutta cosa e che potrebbe rappresentare una forma di apprendimento e delineare i risultati che supportano la loro idea di base.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Cell Reports.
Dimenticare: ecco perché non è un fattore negativo
L’anno scorso i neuroscienziati dietro la nuova teoria hanno suggerito che i cambiamenti nella nostra capacità di accedere a ricordi specifici si basano sul feedback ambientale e sulla prevedibilità. E che invece di essere un insetto, l’oblio può essere una caratteristica funzionale del cervello, che gli consente di interagire dinamicamente con un ambiente dinamico.
In un mondo che cambia come quello in cui viviamo noi e molti altri organismi, dimenticare alcuni ricordi sarebbe vantaggioso, hanno ragionato, in quanto ciò può portare a un comportamento più flessibile e a un migliore processo decisionale. Se i ricordi sono stati acquisiti in circostanze che non sono del tutto rilevanti per l’ambiente attuale, dimenticarli potrebbe essere un cambiamento positivo che migliora il nostro benessere.
In Cell Reports presentano il primo di una serie di nuovi studi sperimentali in cui è stato studiato l’effetto dell’oblio naturale, “tutti i giorni”, rispetto a come i normali processi di oblio influenzano particolari ricordi nel cervello.
Il team ha studiato una forma di oblio chiamata interferenza retroattiva, in cui diverse esperienze che si verificano a distanza ravvicinata nel tempo possono causare l’oblio di ricordi di recente formazione. Nel loro studio, ai topi è stato chiesto di associare un oggetto specifico a un particolare contesto o stanza, e quindi riconoscere che un oggetto era stato spostato dal suo contesto originale. Tuttavia, i topi dimenticano queste associazioni quando le esperienze concorrenti possono “interferire” con il primo ricordo.
Per studiare il risultato di questa forma di dimenticanza sulla memoria stessa, i neuroscienziati hanno etichettato geneticamente un “engram” contestuale (un gruppo di cellule cerebrali che immagazzinano un ricordo specifico) nel cervello di questi topi, e hanno seguito l’attivazione e il funzionamento di queste cellule dopo che l’oblio era avvenuto.
Fondamentalmente, usando una tecnica chiamata optogenetica hanno scoperto che la stimolazione delle cellule engram con la luce ha recuperato i ricordi apparentemente perduti in più di una situazione comportamentale. Inoltre, quando ai topi venivano date nuove esperienze legate ai ricordi dimenticati, gli engram “perduti” potevano essere naturalmente ringiovaniti.
Il Dr. Tomás Ryan, professore associato presso la School of Biochemistry and Immunology e il Trinity College Institute of Neuroscience presso il Trinity College di Dublino, è l’autore principale dell’articolo appena pubblicato. Il dottor Ryan, il cui gruppo di ricerca ha sede presso il Trinity Biomedical Sciences Institute (TBSI), ha dichiarato: “I ricordi sono immagazzinati in insiemi di neuroni chiamati ‘cellule engram’ e il richiamo riuscito di questi ricordi comporta la riattivazione di questi insiemi”.
“Per estensione logica, l’oblio si verifica quando le cellule engramiche non possono essere riattivate. Tuttavia, sta diventando sempre più chiaro che i ricordi stessi sono ancora lì, ma gli insiemi specifici non sono attivati e quindi la memoria non viene richiamata. È come se i ricordi fossero conservato in una cassaforte ma non ricordi il codice per sbloccarlo.”
La dott.ssa Livia Autore, borsista post-laurea dell’Irish Research Council (IRC), che ha guidato questo lavoro nel Ryan Lab di Trinity, ha aggiunto: “I nostri risultati qui supportano l’idea che la competizione tra engram influisca sul richiamo e che la traccia di memoria dimenticata possa essere riattivata da segnali sia naturali che artificiali, nonché aggiornati con nuove informazioni. Il flusso continuo di cambiamenti ambientali porta alla codifica di più engram che competono per il loro consolidamento ed espressione.
“Quindi, mentre alcuni possono persistere indisturbati, altri saranno soggetti all’interferenza di nuove informazioni in arrivo e prevalenti. Tuttavia, i ricordi interferiti possono ancora essere riattivati da segnali circostanti che portano all’espressione della memoria o da esperienze fuorvianti o nuove che finiscono in un risultato comportamentale aggiornato .”
Poiché ora sappiamo che la “dimenticanza naturale” è reversibile in determinate circostanze, questo lavoro ha implicazioni significative per gli stati patologici, come ad esempio nelle persone che vivono con il morbo di Alzheimer, dove questi processi quotidiani di dimenticanza possono essere erroneamente attivati da una malattia del cervello.
Quindi, contrariamente al presupposto generale che i ricordi semplicemente si deteriorano con il tempo, “dimenticare” potrebbe non essere una brutta cosa, secondo gli scienziati che credono che possa rappresentare una forma di apprendimento.
Gli scienziati dietro la nuova teoria, delineata oggi sulla rivista internazionale Nature Reviews Neuroscience , suggeriscono che i cambiamenti nella nostra capacità di accedere a ricordi specifici si basano sul feedback ambientale e sulla prevedibilità. Piuttosto che essere un insetto, l’oblio può essere una caratteristica funzionale del cervello, che gli consente di interagire dinamicamente con l’ambiente.
In un mondo che cambia come quello in cui viviamo noi e molti altri organismi, dimenticare alcuni ricordi può essere utile in quanto ciò può portare a un comportamento più flessibile e a un migliore processo decisionale. Se i ricordi sono stati acquisiti in circostanze che non sono del tutto rilevanti per l’ambiente attuale, dimenticarli può essere un cambiamento positivo che migliora il nostro benessere.
In effetti, gli scienziati credono che impariamo a dimenticare alcuni ricordi conservandone altri importanti.
L’oblio ovviamente comporta la perdita di informazioni, ma un numero crescente di ricerche indica che, almeno in alcuni casi, l’oblio è dovuto all’alterazione dell’accesso alla memoria piuttosto che alla perdita di memoria.
La nuova teoria è stata proposta dal Dr. Tomás Ryan, Professore Associato presso la School of Biochemistry and Immunology e il Trinity College Institute of Neuroscience del Trinity College di Dublino, e dal Dr. Paul Frankland, Professore presso il Dipartimento di Psicologia dell’Università di Toronto e l’Hospital for Sick Children di Toronto.
Sia il Dr. Ryan che il Dr. Frankland sono membri dell’organizzazione canadese di ricerca globale CIFAR, che ha reso possibile questa collaborazione attraverso il suo programma Child & Brain Development, che sta portando avanti un lavoro interdisciplinare in questo settore.
Il dottor Ryan, il cui gruppo di ricerca ha sede presso il Trinity Biomedical Sciences Institute (TBSI), ha dichiarato:
“I ricordi sono immagazzinati in insiemi di neuroni chiamati ‘cellule engram’ e il richiamo riuscito di questi ricordi comporta la riattivazione di questi insiemi. L’estensione logica di ciò è che l’oblio si verifica quando le cellule engram non possono essere riattivate. I ricordi stessi sono ancora lì, ma se gli insiemi specifici non possono essere attivati non possono essere richiamati, è come se i ricordi fossero custoditi in una cassaforte ma non ricordassi il codice per sbloccarla.
“La nostra nuova teoria propone che l’oblio sia dovuto al rimodellamento del circuito che fa passare le cellule engram da uno stato accessibile a uno stato inaccessibile. Poiché il tasso di oblio è influenzato dalle condizioni ambientali, proponiamo che l’oblio sia in realtà una forma di apprendimento che altera l’accessibilità della memoria in in linea con l’ambiente e quanto sia prevedibile.”
Il dottor Frankland ha aggiunto:
“Ci sono molti modi in cui i nostri cervelli dimenticano, ma tutti agiscono per rendere più difficile l’accesso all’engram, l’incarnazione fisica di un ricordo”.
Parlando del caso dell’oblio patologico nella malattia, il dottor Ryan e il dottor Frankland notano:
“È importante sottolineare che crediamo che questa ‘oblio naturale’ sia reversibile in determinate circostanze e che negli stati patologici, come ad esempio nelle persone che vivono con il morbo di Alzheimer, questi meccanismi naturali di oblio siano dirottati, il che si traduce in una notevole riduzione dell’accessibilità delle cellule engram e perdita di memoria patologica.”
Per la maggior parte delle persone avere una buona memoria significa essere in grado di ricordare chiaramente più informazioni per lunghi periodi di tempo. Anche per i neuroscienziati, si è creduto a lungo che l’incapacità di ricordare rappresentasse un fallimento dei meccanismi del cervello per immagazzinare e recuperare informazioni.
Secondo un nuovo documento di revisione di Paul Frankland, membro anziano del programma Child & Brain Development di CIFAR, e Blake Richards, membro associato del programma Learning in Machines & Brains, i nostri cervelli stanno lavorando attivamente per dimenticare. In effetti, i due ricercatori dell’Università di Toronto propongono che l’obiettivo della memoria non sia trasmettere le informazioni più accurate nel tempo, ma guidare e ottimizzare il processo decisionale intelligente trattenendo solo informazioni preziose.
“È importante che il cervello dimentichi i dettagli irrilevanti e si concentri invece sulle cose che aiuteranno a prendere decisioni nel mondo reale”, afferma Richards.
Il documento di revisione, pubblicato questa settimana sulla rivista Neuron , esamina la letteratura sul ricordo, nota come persistenza, e il nuovo corpo di ricerca sull’oblio, o transitorietà. Il recente aumento della ricerca sui meccanismi cerebrali che promuovono l’oblio sta rivelando che l’oblio è una componente altrettanto importante del nostro sistema di memoria quanto il ricordo.
“Troviamo molte prove da ricerche recenti che esistono meccanismi che promuovono la perdita di memoria e che questi sono distinti da quelli coinvolti nella memorizzazione delle informazioni”, afferma Frankland.
Uno di questi meccanismi è l’indebolimento o l’eliminazione delle connessioni sinaptiche tra i neuroni in cui sono codificati i ricordi. Un altro meccanismo, supportato dalle prove del laboratorio di Frankland, è la generazione di nuovi neuroni dalle cellule staminali.
Man mano che i nuovi neuroni si integrano nell’ippocampo, le nuove connessioni rimodellano i circuiti ippocampali e sovrascrivono i ricordi immagazzinati in quei circuiti, rendendone più difficile l’accesso. Questo potrebbe spiegare perché i bambini, i cui ippocampi producono più nuovi neuroni, dimenticano così tante informazioni.
Può sembrare controintuitivo che il cervello spenda così tanta energia creando nuovi neuroni a scapito della memoria. Richards, la cui ricerca applica le teorie dell’intelligenza artificiale (AI) alla comprensione del cervello, ha guardato ai principi dell’apprendimento dall’IA per le risposte.
Usando questi principi, Frankland e Richards formulano un’argomentazione secondo cui l’interazione tra ricordare e dimenticare nel cervello umano ci consente di prendere decisioni più intelligenti basate sulla memoria.
Lo fa in due modi. In primo luogo, l’oblio ci consente di adattarci a nuove situazioni lasciando andare informazioni obsolete e potenzialmente fuorvianti che non possono più aiutarci a manovrare ambienti in cambiamento.
“Se stai cercando di navigare nel mondo e il tuo cervello richiama costantemente più ricordi contrastanti, ciò rende più difficile per te prendere una decisione informata “, afferma Richards.
Il secondo modo in cui l’oblio facilita il processo decisionale è permettendoci di generalizzare gli eventi passati a quelli nuovi. Nell’intelligenza artificiale questo principio è chiamato regolarizzazione e funziona creando semplici modelli di computer che danno la priorità alle informazioni fondamentali ma eliminano dettagli specifici, consentendo un’applicazione più ampia.
I ricordi nel cervello funzionano in modo simile. Quando ricordiamo solo l’essenza di un incontro invece di ogni dettaglio, questa dimenticanza controllata di dettagli insignificanti crea ricordi semplici che sono più efficaci nel prevedere nuove esperienze.
In definitiva, questi meccanismi sono stimolati dall’ambiente in cui ci troviamo. Un ambiente in costante cambiamento potrebbe richiedere che ricordiamo meno. Ad esempio, una cassiera che incontra molte nuove persone ogni giorno ricorderà i nomi dei suoi clienti solo per un breve periodo di tempo, mentre un designer che incontra regolarmente i suoi clienti manterrà tali informazioni più a lungo.
“Una delle cose che distingue un ambiente in cui vorrai ricordare le cose rispetto a un ambiente in cui vuoi dimenticare le cose è questa domanda su quanto sia coerente l’ambiente e quanto è probabile che le cose tornino nella tua vita”, dice Richards.
Allo stesso modo, la ricerca mostra che i ricordi episodici di cose che ci accadono vengono dimenticati più rapidamente della conoscenza generale a cui accediamo quotidianamente, supportando il vecchio adagio che se non lo usi, lo perdi. Ma nel contesto di prendere decisioni migliori basate sulla memoria, potresti stare meglio per questo.
Dicono che una volta che hai imparato ad andare in bicicletta, non dimentichi mai come si fa. Ma una nuova ricerca suggerisce che durante l’apprendimento, il cervello cerca attivamente di dimenticare. Lo studio, condotto da scienziati dell’EMBL e dell’Università Pablo Olavide di Siviglia, in Spagna, è stato pubblicato su Nature Communications.
“Questa è la prima volta che un percorso nel cervello è stato collegato all’oblio, alla cancellazione attiva dei ricordi”, afferma Cornelius Gross, che ha guidato il lavoro all’EMBL.
Al livello più semplice, l’apprendimento comporta la creazione di associazioni e il loro ricordo. Lavorando con i topi, Gross e colleghi hanno studiato l’ippocampo, una regione del cervello nota da tempo per aiutare a formare i ricordi. Le informazioni entrano in questa parte del cervello attraverso tre percorsi diversi. Man mano che i ricordi vengono cementati, le connessioni tra i neuroni lungo il percorso “principale” diventano più forti.
Quando hanno bloccato questa via principale, gli scienziati hanno scoperto che i topi non erano più in grado di apprendere una risposta pavloviana, associando un suono a una conseguenza e anticipando tale conseguenza. Ma se i topi avessero appreso quell’associazione prima che gli scienziati interrompessero il flusso di informazioni lungo quel percorso principale, potrebbero comunque recuperare quel ricordo.
Ciò ha confermato che questo percorso è coinvolto nella formazione dei ricordi, ma non è essenziale per richiamare quei ricordi. Quest’ultimo probabilmente coinvolge il secondo percorso nell’ippocampo, ipotizzano gli scienziati.
Il blocco di quella via principale ha avuto una conseguenza inaspettata: i collegamenti lungo di essa sono stati indeboliti, il che significa che la memoria veniva cancellata.
“Il semplice blocco di questo percorso non dovrebbe avere un effetto sulla sua forza”, afferma Agnès Gruart dell’Università Pablo Olavide. “Quando abbiamo indagato ulteriormente, abbiamo scoperto che l’attività in uno degli altri percorsi stava guidando questo indebolimento”.
È interessante notare che questa spinta attiva per dimenticare avviene solo in situazioni di apprendimento. Quando gli scienziati hanno bloccato la via principale verso l’ippocampo in altre circostanze, la forza delle sue connessioni è rimasta inalterata.
“Una spiegazione di ciò è che c’è uno spazio limitato nel cervello, quindi quando stai imparando , devi indebolire alcune connessioni per fare spazio ad altre”, dice Gross. “Per imparare cose nuove, devi dimenticare le cose che hai imparato prima.”
I risultati sono stati ottenuti utilizzando topi geneticamente modificati, ma con l’aiuto del laboratorio di Maja Köhn all’EMBL gli scienziati hanno dimostrato che è possibile produrre un farmaco che attiva questo percorso di “dimenticanza” nel cervello senza bisogno di ingegneria genetica. Questo approccio, dicono, potrebbe essere interessante da esplorare se si cercassero modi per aiutare le persone a dimenticare le esperienze traumatiche.
