Lo studio esplora l'emergere di modelli predittivi nell'ippocampo

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di Ingrid Fadelli, Medical Xpress

Studi di neuroscienze hanno scoperto che il cervello organizza spontaneamente eventi ed esperienze di vita in ricordi, che possono essere richiamati mentalmente e rivissuti in diversi momenti. Questi ricordi di eventi passati sono noti per plasmare in parte le percezioni e il comportamento umano, ad esempio mettendo in evidenza strategie per risolvere un determinato problema che si sono rivelate efficaci in passato.

Una regione chiave dell'ippocampo, nota come regione CA1, è stata ipotizzata per sostenere la capacità umana di richiamare ricordi pertinenti per prevedere gli esiti futuri, creando modelli predittivi che rappresentano approssimativamente ciò che potrebbe accadere in diversi scenari. Molti neuroscienziati hanno indagato su questa ipotesi, ma i modi in cui questi modelli vengono stabiliti e aggiornati nel tempo sono ancora poco compresi.

Ricercatori presso l'Ospedale pediatrico di Toronto e l'Università di Toronto hanno recentemente condotto uno studio con l'obiettivo di comprendere meglio la formazione di questi modelli predittivi nella regione CA1 dell'ippocampo. I loro risultati, pubblicati su Neuron, rivelano l'attività dei neuroni CA1 nel cervello del topo mentre imparano a completare un compito basandosi su previsioni derivanti dalle loro esperienze precedenti.

"Quando pensiamo alla memoria, spesso pensiamo ad essa come a uno strumento per richiamare le nostre esperienze passate, una sorta di 'strumento di ricordi'", ha dichiarato Paul Frankland, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio, a Medical Xpress. "Ma un altro modo di considerare la memoria è pensare a come possa essere utilizzata per prevedere il futuro. Questa è la domanda che abbiamo esplorato nel nostro studio, chiedendoci: come le nostre esperienze passate ci permettono di anticipare meglio ciò che il futuro ci riserva?"

Come parte del loro esperimento, Frankland e i suoi colleghi hanno addestrato 80 topi a risolvere enigmi che consistevano nel distinguere diversi suoni per ottenere una ricompensa alimentare. Gli enigmi risolti seguivano una regola generale simile, che permetteva ai topi di prevedere mentalmente cosa sarebbe potuto accadere se si comportavano in modi specifici.

I ricercatori hanno scoperto che nel tempo i topi non solo imparavano a risolvere singoli problemi, ma imparavano anche la regola sottostante a tutti gli enigmi. Alla fine, sono stati in grado di applicare questa regola alle prove future, risolvendo efficacemente nuovi enigmi che non avevano mai affrontato prima.

"Mentre addestravamo i topi e li osservavamo, abbiamo anche ottenuto immagini dell'attività neurale nell'ippocampo, una zona del cervello che è importante per risolvere questo tipo di enigmi", ha spiegato Frankland. "Risultava sorprendente che non appena i topi 'capivano' - ossia, imparavano la regola - notavamo che i loro modelli di attività neurale si stabilizzavano in uno stato affidabile. Crediamo che sia questo stato che corrisponde al modello predittivo, uno stato che consente ai topi di fare previsioni su eventi futuri nuovi basandosi sulle esperienze passate."

Nel complesso, i risultati ottenuti da questo team di ricercatori confermano che la regione CA1 dell'ippocampo sostiene lo sviluppo di modelli predittivi, combinando ricordi di eventi passati con nuove informazioni sensoriali. In futuro, il loro lavoro potrebbe aprire la strada a ulteriori studi focalizzati su questa regione cerebrale, che potrebbero approfondire ulteriormente i modi in cui il cervello utilizza i ricordi per guidare il comportamento futuro.

"Il nostro studio sposta l'attenzione della ricerca sulla memoria non sul modo in cui la memoria è utile per pensare al passato, ma su come sia importante per fare previsioni sul presente o sul futuro", ha aggiunto Frankland. "Siamo interessati a quali tipi di cose influenzano l'efficienza con cui i modelli predittivi si formano nell'ippocampo. Forse lo stress disturba la formazione di questi modelli, o forse questi tipi di modelli si formano più facilmente nello sviluppo precoce, in cervelli più giovani che hanno meno esperienza del mondo e che hanno bisogno di formare rapidamente modelli su come funziona il mondo."

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