Ippocampo funzionalmente diviso per rappresentare l’ambiente
DIANE RICHMOND
NOTE
E NOTIZIE - Anno XI – 26 ottobre 2013.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind
& Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a
fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta
settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in
corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento rientra negli
oggetti di studio dei soci componenti lo staff
dei recensori della Commissione
Scientifica della Società.
[Tipologia del testo:
RECENSIONE]
La ricerca degli ultimi decenni sta fornendo elementi sempre nuovi per la comprensione dei ruoli fisiologici dell’ippocampo, la cui importanza nella memoria e nell’apprendimento è ormai patrimonio della neurologia classica. La definizione delle attività delle sub-regioni che lo compongono e i compiti specifici svolti da singole popolazioni neuroniche, stanno cominciando a delineare un quadro che rende conto del modo in cui hanno luogo importanti processi che attengono all’orientamento, alla ritenzione dell’esperienza e all’elaborazione cognitiva delle immagini[1].
Oggi si sa con certezza che sub-regioni diverse dell’ippocampo sono richieste per due abilità importanti al fine di ricordare e rievocare: pattern separation e pattern completion. Vediamo, in estrema sintesi, di cosa si tratta. La nostra memoria esplicita è impiegata per registrare fatti ed episodi mediante quelle due facoltà che convenzionalmente chiamiamo memoria semantica e memoria episodica. Un’efficace conservazione e rievocazione della memoria esplicita richiede la capacità di distinguere due immagini, episodi o configurazioni spaziali fra loro simili e in stretto collegamento: abilità che si definisce pattern separation. La memoria esplicita, per rievocare memorie formate in precedenza, può anche usare tracce parziali per completare uno “schema essenziale” basato su conoscenze pre-esistenti: abilità definita pattern completion. Entrambe le capacità sembrano essere indispensabili per prestazioni mnemoniche ottimali. Numerose evidenze sperimentali suggeriscono che il pattern completion dipenda dalle connessioni ricorrenti dei neuroni piramidali della regione CA3 dell’ippocampo, e che l’abilità di pattern separation dipenda dalla proiezione diretta della corteccia entorinale al giro dentato.
A proposito dei differenti ruoli svolti da sub-regioni dell’ippocampo, uno studio che sarà pubblicato in novembre sul Journal of Cognitive Neuroscience fa luce sulle abilità di rappresentazione complessiva e dettagliata dell’ambiente da parte del cervello umano, usando la simulazione di un ambiente virtuale e il rilievo tomografico della risonanza magnetica funzionale (Evensmoen H. R., et al., The Anterior Hippocampus Supports a Coarse, Global Environmental Representation and Posterior Hippocampus Supports Fine-grained, Local Environmental Representations. Journal of Cognitive Neuroscience 25 (11): 1908-1925, 2013).
La provenienza degli autori è la seguente: Norwegian University of Science and Technology (Norvegia); St. Olav’s Hospital, Trondheim (Norvegia); University of Arizona (USA).
Due aspetti fondamentali nei processi che consentono al nostro cervello la rappresentazione del mondo che ci circonda, sono la rappresentazione complessiva, globale anche se grossolana, e quella locale, dettagliata e collegata a processi cognitivi analitici. Due poli opposti dell’interpretazione visiva dell’ambiente che continuamente si fondono e, nelle diverse circostanze della vita, si alternano nel ruolo di modalità prioritaria. Basti pensare allo sguardo esplorativo verso lo spazio che abbiamo di fronte, quando siamo alla guida di un auto, per riconoscere dall’aspetto complessivo la strada da prendere, e paragonarlo all’esame minuzioso che compiamo quando scandagliamo con la vista uno spazio alla ricerca di un piccolo oggetto che può esserci caduto da una tasca. I correlati neurali di questi due tipi di rappresentazioni non sono stati ancora definiti per la specie umana. Evensmoen e colleghi hanno impiegato la risonanza magnetica funzionale (fMRI) per indagare queste basi neurali e verificare l’eventuale esistenza di specializzazioni funzionali di parti dell’ippocampo e della corteccia parietale.
I ricercatori hanno ipotizzato che l’elaborazione della rappresentazione globale dell’ambiente impegni le aree anteriori di queste regioni cerebrali, mentre l’elaborazione dell’informazione dettagliata di origine locale richieda le parti posteriori.
L’esperimento ha previsto, da parte dei volontari partecipanti, l’apprendimento delle caratteristiche di un ambiente virtuale, cui è seguito il compito di trovare la giusta via da percorrere mentre veniva rilevata l’attività cerebrale mediante fMRI.
Effettuate le scansioni, i ricercatori hanno valutato le strategie usate e le rappresentazioni memorizzate. L’attivazione nella cosiddetta “testa” ippocampale, corrispondente al segmento anteriore della formazione, era correlata a giudizi di distanza multipla e di direzione globale, e all’uso durante la percorrenza di una rappresentazione genericamente schematica, grossolana dell’ambiente virtuale. Al contrario, l’attivazione della “coda” ippocampale, corrispondente al segmento posteriore della formazione, era in rapporto con giudizi locali e globali di direzione, e con l’uso di strategie specifiche quali il numero di svolte compiute.
Un’analisi strutturale della forma ha dimostrato che l’uso di una rappresentazione dell’ambiente grossolana e globale era in rapporto con un maggiore volume della testa dell’ippocampo di destra e un minor volume della coda ippocampale dello stesso lato.
Nella corteccia parietale inferiore, è stata osservata una simile localizzazione funzionale, con le rotte globali rappresentate anteriormente e le informazioni di dettaglio sulle rotte, quali numero di svolte compiute, rappresentate posteriormente.
Nel complesso, i dati emersi da questo studio indicano che, spostandosi dal segmento anteriore a quello posteriore dell’ippocampo e della corteccia parietale inferiore, si passa da aree di elaborazione di rappresentazioni grossolane e globali dell’ambiente ad aree di elaborazione di rappresentazioni locali, dettagliate e maggiormente definite in chiave cognitiva.
L’autrice della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla
lettura delle recensioni di lavori di argomento connesso che appaiono sul sito
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[1] Sono veramente numerose e interessanti le note di recensione su questo argomento, si consiglia perciò di cercarle utilizzando il motore interno nella pagina “CERCA” del sito.