Un nuovo studio, condotto dalle neuroscienziate e dai neuroscienziati dell'University College London (UCL) e pubblicato sulla rivista Current Biology, svela un meccanismo sottile ma devastante all'origine dei problemi di memoria nelle fasi iniziali dell'Alzheimer. La ricerca, condotta su modelli murini, dimostra che il processo di "replay" delle esperienze, che il cervello esegue automaticamente durante i momenti di riposo per fissare i ricordi, nell'Alzheimer va in tilt: le sequenze neuronali si "mescolano" e perdono la loro struttura, rendendo i ricordi instabili e confusi.
Il "Replay" della memoria: come il cervello fissa i ricordi mentre dormiamo
Per capire la scoperta, dobbiamo prima comprendere un processo chiave del nostro cervello: il consolidamento della memoria. Quando viviamo un'esperienza, specialmente in un nuovo ambiente, nel nostro ippocampo si attivano in sequenza dei neuroni speciali chiamati place cell (cellule di luogo). Scoperte dal premio Nobel John O'Keefe, sempre dell'UCL, queste cellule funzionano come una mappa interna: a ogni posizione corrisponde l'attivazione di una specifica cellula.
La magia avviene dopo, durante il riposo o il sonno. Il cervello "replica" in accelerazione quelle stesse sequenze di attivazione. È come se rivedesse il film della giornata per imprimere il percorso nella memoria a lungo termine. «Quando ci riposiamo, il nostro cervello normalmente riproduce le esperienze recenti – si pensa che questo sia fondamentale per come i ricordi si formano e si mantengono», spiega la co-autrice principale dello studio, la Dott.ssa Sarah Shipley (UCL Cell & Developmental Biology).
Alzheimer: quando il "replay" diventa un caos di segnali
Le ricercatrici e i ricercatori dell'UCL hanno voluto osservare cosa succede a questo meccanismo in presenza delle placche amiloidi tipiche dell'Alzheimer. Hanno così monitorato l'attività cerebrale di topi sani e di topi con patologia amiloide mentre esploravano un labirinto e, successivamente, durante i momenti di riposo.
Sequenze neuronali disorganizzate e instabilità delle mappe mentali
I risultati sono sorprendenti e preoccupanti. Nei topi malati, gli eventi di "replay" avvengono con la stessa frequenza che nei topi sani. Tuttavia, la loro organizzazione interna è completamente scomparsa. Le sequenze di attivazione delle place cell, che dovrebbero replicare fedelmente il percorso esplorato, diventano casuali e scoordinate.
«Abbiamo scoperto un guasto nel modo in cui il cervello consolida i ricordi, visibile a livello di singoli neuroni», afferma il co-autore Prof. Caswell Barry (UCL Cell & Developmental Biology). «Ciò che colpisce è che gli eventi di replay si verificano ancora, ma hanno perso la loro struttura normale. Non è che il cervello smetta di cercare di consolidare i ricordi; è il processo in sé che è andato storto».
Questa disorganizzazione ha una conseguenza diretta: le cellule di luogo stesse diventano instabili. Dopo un periodo di riposo, che dovrebbe rafforzare la mappa spaziale, i neuroni dei topi malati non rappresentano più in modo affidabile le stesse posizioni. Il ricordo del luogo, insomma, sfuma e si confonde.
Dalla disorganizzazione neuronale al comportamento: la memoria che fallisce
Questi cambiamenti microscopici hanno un impatto macroscopico sul comportamento. I topi con il replay alterato si sono rivelati molto meno performanti nel labirinto. Spesso tornavano su percorsi già esplorati, mostrandosi incapaci di ricordare dove erano già stati. È come se la loro "mappa cognitiva" dell'ambiente fosse piena di errori e cancellature, un parallelo diretto con la difficoltà di orientamento e la perdita di memoria spaziale che si osserva nei pazienti con Alzheimer.
Nuove frontiere: verso una diagnosi precoce e terapie mirate
La portata di questa scoperta va oltre la comprensione del meccanismo, aprendo importanti prospettive cliniche.
Implicazioni per la diagnosi precoce
Identificare questo "corto circuito" del replay neuronale potrebbe permettere di sviluppare nuovi test per diagnosticare l'Alzheimer molto prima che i danni siano estesi e i sintomi conclamati. Riconoscere precocemente il fallimento del consolidamento della memoria offrirebbe una finestra terapeutica preziosa.
Possibili bersagli terapeutici: il ruolo dell'acetilcolina
La ricerca apre anche la strada a nuovi trattamenti. Le ricercatrici e i ricercatori stanno già indagando se sia possibile manipolare e ripristinare il normale processo di replay agendo su specifici neurotrasmettitori. In particolare, l'attenzione è puntata sull'acetilcolina, un neurotrasmettitore già bersaglio di alcuni farmaci usati per trattare i sintomi dell'Alzheimer.
«Speriamo che le nostre scoperte possano aiutare a sviluppare test per rilevare precocemente l'Alzheimer, prima che si verifichino danni estesi, o portare a nuovi trattamenti mirati a questo processo di replay», conclude il Prof. Barry. «Stiamo studiando se possiamo manipolare il replay attraverso il neurotrasmettitore acetilcolina. Comprendendo meglio il meccanismo, speriamo di rendere tali trattamenti più efficaci».
In sintesi, lo studio dell'UCL ci mostra per la prima volta il fallimento del consolidamento della memoria a livello di singoli neuroni, dipingendo un quadro inedito di come l'Alzheimer "mescoli" i ricordi. Non è solo la memoria a svanire, ma il meccanismo stesso che dovrebbe preservarla che si inceppa, trasformando il riposo, da momento di fissazione dei ricordi, in un'occasione di caos neuronale.
Cover Foto di Andrey Svistunov su Unsplash.