Un nuovo studio preclinico pubblicato sulla rivista Nature mostra che l’ippocampo, la regione del cervello tradizionalmente associata alla memoria, svolge un ruolo molto più attivo di quanto si pensasse: non si limita a conservare ricordi, ma li riorganizza per anticipare eventi futuri e prevedere ricompense.
La ricerca è stata condotta dal Brandon Lab della McGill University, in collaborazione con l’Università di Harvard, e fornisce una dimostrazione diretta di un processo di apprendimento che finora era stato solo ipotizzato.
«L’ippocampo viene spesso descritto come un modello interno del mondo», spiega Mark Brandon, autore senior dello studio e professore associato di Psichiatria alla McGill University.
«Quello che osserviamo è che questo modello non è statico: viene aggiornato giorno dopo giorno in base agli errori di previsione. Man mano che un risultato diventa prevedibile, i neuroni dell’ippocampo iniziano ad attivarsi sempre prima, anticipando ciò che sta per accadere».
Un apprendimento strutturato, non casuale
Da tempo si sa che l’ippocampo costruisce vere e proprie “mappe” dello spazio e delle esperienze passate, fondamentali per orientarsi e dare senso al mondo. Tuttavia, i cambiamenti nel tempo di queste mappe neurali sono stati a lungo considerati in gran parte casuali.
Il nuovo studio ribalta questa visione. Seguendo l’attività cerebrale di topi impegnati in un compito con una ricompensa prevedibile, i ricercatori hanno dimostrato che le modifiche dell’attività neurale sono strutturate e funzionali all’apprendimento.
Inizialmente, l’attività dei neuroni dell’ippocampo raggiungeva il picco nel momento in cui l’animale riceveva la ricompensa. Con il passare dei giorni, però, questo picco si spostava progressivamente all’indietro nel tempo, fino a manifestarsi prima che il topo raggiungesse la ricompensa. In altre parole, il cervello imparava ad anticipare l’esito dell’azione.
«È stato sorprendente osservare questo spostamento», sottolinea Brandon. «L’attività neurale non segue la ricompensa, ma la precede, come se il cervello stesse costruendo una previsione».
Nuove tecnologie per osservare i neuroni nel tempo
Per ottenere questi risultati, il team non ha utilizzato i tradizionali elettrodi, che permettono di registrare l’attività neurale solo per brevi periodi.
I ricercatori hanno invece impiegato una tecnologia di imaging avanzata che rende “luminosi” i neuroni attivi, consentendo di seguirli per settimane.
Questo approccio ha permesso di osservare cambiamenti lenti e graduali nel comportamento delle stesse cellule, un aspetto cruciale per comprendere i meccanismi dell’apprendimento che spesso sfuggono alle tecniche classiche.
Il Brandon Lab è tra i primi in Canada a utilizzare sistematicamente questa tecnologia, aprendo nuove possibilità per lo studio dei circuiti cerebrali nel lungo periodo.
Memoria e decisioni: implicazioni per Alzheimer e declino cognitivo
Le forme più semplici di apprendimento basato sulla ricompensa sono tradizionalmente attribuite a circuiti cerebrali più primitivi, come dimostrato dagli esperimenti di Ivan Pavlov.
Questo studio suggerisce invece che l’ippocampo supporti una forma più complessa di apprendimento, che integra memoria, contesto ed esperienza per prevedere il futuro.
Questo risultato ha importanti implicazioni cliniche. Nei pazienti con Alzheimer, i primi disturbi non riguardano solo la memoria del passato, ma anche la capacità di imparare dall’esperienza e di prendere decisioni.
Mostrando che l’ippocampo sano trasforma i ricordi in previsioni, lo studio offre un nuovo quadro interpretativo per comprendere perché apprendimento, memoria e decision-making siano tra le funzioni che si deteriorano precocemente nella malattia di Alzheimer. Allo stesso tempo, apre la strada a future ricerche su come questo segnale predittivo possa andare perso e, potenzialmente, essere ripristinato.
In sintesi, la memoria non serve solo a ricordare ciò che è stato: è uno strumento fondamentale per anticipare ciò che verrà. E il cervello, giorno dopo giorno, impara a usarla per prevedere il futuro.
