Lo studio fornisce il primo esame funzionale di come l’inibizione a lungo raggio avviata nella zona incerta modella i calcoli della neocorteccia e la regolazione delle sue funzioni.
Un team di scienziati tedeschi ha scoperto che la cosiddetta ”zona incerta”, un’area poco conosciuta del cervello, comunica in modo non convenzionale con la neocorteccia, il sito di deposito per eccellenza dei ricordi, per controllare rapidamente la formazione dei ricordi. I ricercatori sostengono che lo studio della memoria ha implicazioni che vanno dal suo trattamento e disturbi d’ansia all’intelligenza artificiale e alla progettazione efficiente di “hardware” e “software” ed è quindi di grande importanza. Per formare i ricordi, il cervello ha bisogno di costruire associazioni tra i segnali sensoriali che provengono “dal basso verso l’alto” (o dall’esterno verso l’interno) dall’ambiente e i segnali “dall’alto verso il basso” (o dall’interno verso l’esterno) generati internamente che trasmettono informazioni sulle esperienze passate e obiettivi attuali. Questi segnali dall’alto verso il basso rimangono enigmatici e sono quindi al centro della ricerca attuale. La dottoressa Anna Schroeder, prima autrice dello studio, ha scelto di concentrarsi su un nucleo subtalamico prevalentemente inibitorio, la zona incerta, per affrontare questa importante questione. Sebbene la funzione di questa regione del cervello rimanga sconosciuta, i risultati preliminari di questi ricercatori hanno indicato che la zona incerta invia proiezioni inibitorie che innervano selettivamente (trasmettono stimoli nervosi) regioni della neocorteccia note per essere importanti per l’apprendimento.
“I risultati sono stati sorprendenti“, ricorda Schroeder. “Mentre circa la metà delle sinapsi ha sviluppato risposte positive più forti durante l’apprendimento, l’altra metà ha fatto l’esatto contrario. In effetti, ciò che abbiamo osservato è stata una completa ridistribuzione dell’inibizione all’interno del sistema dovuta all’apprendimento“, ha spiegato Schroeder. Ciò suggerisce che le sinapsi nella zona incerta codificano l’esperienza precedente in un modo unico e bidirezionale. Le proiezioni di quest’area codificano la rilevanza appresa degli stimoli sensoriali. Hanno anche scoperto che queste proiezioni inibitorie formano preferenzialmente connessioni funzionali con altri neuroni inibitori nella neocorteccia, creando, in effetti, un circuito disinibitorio a lungo raggio. “Questa connettività implica che un’attivazione della zona incerta dovrebbe tradursi in un’eccitazione netta dei circuiti neocorticali“, sostiene Schroeder. “Tuttavia, la combinazione di questo con la ridistribuzione dell’inibizione che vediamo con l’apprendimento mostra che questo percorso ha probabilmente conseguenze computazionali ancora più ricche per l’elaborazione neocorticale“. “I percorsi inibitori a lungo raggio sono molto più dispersi e meno numerosi, ma prove crescenti suggeriscono che potrebbero ancora avere effetti sorprendentemente robusti sulla funzione e sul comportamento della rete“, afferma il professor Johannes Letzkus, che ha guidato lo studio. I ricercatori hanno scoperto che silenziare queste proiezioni durante la fase di apprendimento compromette successivamente la traccia della memoria, indicando che la plasticità bidirezionale che si verifica in queste proiezioni è necessaria per l’apprendimento. Questo lavoro fornisce il primo esame funzionale di come l’inibizione a lungo raggio avviata nella zona incerta modella i calcoli della neocorteccia e la regolazione delle sue funzioni. I segnali identificati in questo studio sono probabilmente critici non solo per la memoria, ma anche per una serie di altre funzioni cerebrali, come l’attenzione. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista accademica Neuron.
