Neuroni-Immagine Credit Public Domain.
Il 17 ottobre 2024, Martina Lamberti ha relazionato pubblicamente la sua tesi di dottorato, “Know the Past to See the Future: Memory and Prediction in In-Vitro Cortical Neurons” , presso l’Università di Twente. La sua ricerca fa luce su come il cervello prevede eventi futuri e forma ricordi. Queste scoperte potrebbero aprire nuove porte alla comprensione di condizioni neurologiche come la demenza.
Sebbene la memoria sia stata ampiamente studiata, si sa molto meno su come il cervello utilizzi le esperienze passate per predire eventi futuri a livello cellulare. Gli scienziati hanno a lungo teorizzato che la previsione sia una vera e propria funzione cerebrale, ma le prove sperimentali su questa funzione e la sua connessione con la memoria sono state limitate. Lamberti ha esplorato questi meccanismi cellulari coinvolti sia nella memoria che nella previsione e nel collegamento tra i due processi.
Il lavoro di Lamberti dimostra che i neuroni sono in grado di predire input futuri, dimostrando che la previsione è una funzione generale delle reti neurali. La sua ricerca evidenzia come la memoria non solo immagazzini esperienze passate, ma aiuti anche il cervello ad anticipare cosa accadrà dopo. Questa scoperta potrebbe aiutare a spiegare perché i pazienti con malattie neurodegenerative come l’Alzheimer hanno difficoltà sia con la memoria che con le decisioni quotidiane.
Imitazione delle condizioni cerebrali
Una delle principali innovazioni è la creazione di un modello in vitro di reti neurali. Questo modello imita le condizioni del cervello, consentendo ai ricercatori di studiare come i neuroni formano ricordi e fanno previsioni al di fuori di un corpo vivente. In questo modello, è stato dimostrato che le reti neurali formano ricordi a lungo termine e utilizzano informazioni del passato recente per prevedere stimoli futuri.
Lamberti ha coltivato reti neurali su array multielettrodi per registrare l’attività dei neuroni e stimolarli. Ha utilizzato due tipi di stimolazione: stimolazione elettrica focale, che attiva uno specifico sottogruppo di neuroni, e stimolazione optogenetica globale. In questo caso, i neuroni sono stati trattati con un virus per farli rispondere alla luce.
Questa configurazione le ha permesso di studiare la formazione e il consolidamento della memoria e la relazione tra previsione e memoria a breve e lungo termine. Ha scoperto che, in generale, la previsione dipende dalla memoria a breve termine, ma se si forma la memoria a lungo termine, come tramite stimolazione elettrica focale, la dipendenza dalla memoria a breve termine diminuisce. Al contrario, con stimolazione ottica globale, quando non si forma alcuna memoria a lungo termine, la previsione rimane completamente dipendente dalla memoria a breve termine.
Neuroscienze in progresso
Sviluppando questo sistema, Lamberti ha fornito agli scienziati uno strumento prezioso per indagare i processi dettagliati alla base della formazione e della previsione della memoria. Questa ricerca è particolarmente promettente per esplorare come i disturbi cerebrali influenzino queste funzioni e potrebbe eventualmente portare a trattamenti migliori per le condizioni correlate alla memoria.
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Le scoperte di Lamberti aprono nuove strade per comprendere le capacità predittive del cervello e i processi di memoria. Mostrando quanto memoria e predizione siano strettamente collegate a livello di rete, la sua ricerca aiuta a chiarire le complesse funzioni decisionali del cervello. Questo lavoro non solo migliora la nostra comprensione di come interagiamo con il mondo che ci circonda, ma fornisce anche una solida base per la ricerca futura sulle malattie neurologiche.
Ulteriori informazioni
Martina Lamberti è stata dottoranda presso il gruppo di ricerca in neurofisiologia clinica (CNPH; Facoltà di S&T / TechMed Centre). È stata supervisionata dal Prof. Dr. Michel van Putten e dal Dr. Joost le Feber.
Fonte: Technology
