La memoria, l'ippocampo e la costruzione di Maguire

Irlandese, classe 1970, Eleanor Maguire è una delle scienziate di riferimento mondiale quando si parla di memoria (ha anche una lunga pagina su Wikipedia).

Siamo coetanee, ma giusto per dare un'idea dell'eccezionalità della neuropsicologa, due anni prima che mi laureassi a Padova (nel 1996), lei già conseguiva il titolo di Dottore di Ricerca a Dublino!

Lavora come responsabile scientifica e docente di neuroscienze cognitive al Wellcome Trust Center for Neuroimaging presso l'Istituto di Neurologia dello University College di Londra. Inoltre, è membro onorario del Dipartimento di Neuropsicologia dell'Ospedale Nazionale di Neurologia e Neurochirurgia Queen Square di Londra.

È anche molto impegnata in numerosi eventi pubblici per la divulgazione della scienza.

Ha vinto, tra tanti prestigiosi premi, anche un IgNobel in Medicina nel 2003, per il popolare studio nel quale dimostrava assieme ai suoi collaboratori David Gadian, Ingrid Johnsrude, Catriona Good, John Ashburner e a Richard Frackowiak e Christopher Frith, che i tassisti di Londra hanno una porzione dell'ippocampo più sviluppata rispetto alle altre persone (l'articolo era stato raccomandato a PNAS da Brenda Milner, della quale ho scritto qui e in qualche altro post). 

Si tratta dell'ippocampo posteriore, una regione che archivia la rappresentazione spaziale dell'ambiente. In un successivo studio del 2011, Maguire ha ulteriormente dimostrato assieme a Katherine Wollett, che è la lunga formazione che devono seguire i tassisti londinesi per conseguire la licenza a incrementare la struttura dell'ippocampo posteriore. Difatti, l'incremento diventava evidente solo nelle risonanze magnetiche effettuate dopo il training, rispetto a quelle pre-training per ciascun tassista: una elegante prova della plasticità del nostro cervello.

Nel 2015 Eleanor Maguire si è rifiutata di collaborare con un'agenzia di sicurezza interessata ad applicare nuove tecniche per far confessare i sospettati. Non era la prima volta che veniva contattata ma non ha voluto rivelare altri dettagli, si è semplicemente tirata indietro: "I backed off, though" (ne aveva scritto Michael Rundle su Wired). 

László Seress: un ippocampo e un cavalluccio marino.

I suoi progetti di ricerca sono estremamente innovativi e riguardano lo studio di pazienti con disturbi di memoria causati da lesioni all'ippocampo e ai lobi temporali, l'approfondimento neuroanatomico delle regioni del nostro cervello che sono all'origine del nostro ricordare, la scoperta di come si sviluppano i meccanismi della memoria nel bambino, gli esperimenti su soggetti sani anche su vasta scale come il MEMO, lo sviluppo di nuove teorie cognitive della memoria sulla base delle vaste evidenze scientifiche che si sono accumulate in quasi 60 anni di progressi neuropsicologici (a partire proprio da Brenda Milner).

La sua proposta più recente è destinata a tracciare le future ricerche sulla memoria e naturalmente si tratta di una proposta bilaterale come ogni ippocampo che si rispetti.

Si articola da un lato – che indicherò con S - in un vero e proprio manifesto teoretico presentato nell'articolo The Hippocampus: A Manifesto for Change scritto con Sinéad Mullally e pubblicato nel 2013.

L'altro lato – che indicherò con D - contiene l'indicazione metodologica affinché si studi anche quanto vi è di preservato nella memoria dei soggetti amnesici ed è stata presentata nell'articolo Remembering Preservation in Hippocampal Amnesia, scritto con Ian Clark e pubblicato qualche settimana fa.

S - La teoria della costruzione della scena

Maguire e Mullally, 2013

Figure 2. Scene construction theory contends that epi-

sodic memory, navigation, imagining fictitious scenes,

and imagining the future encompass many processes

that are not the primary concern of the hippocampus.

Nevertheless, it proposes that they each rely on the 

hippocampus for a critical component, which is the 

constructionof spatially coherent scenes

L'intento di Maguire e Mullally è di dare una rinnovata prospettiva che stimoli nuove ipotesi sul funzionamento dell'ippocampo e non di sottoporre a giudizio le teorie formulate finora.

This piece is not intended to be a forensic comparison of hippocampal theories, or an exhaustive literature review. We acknowledge that what we propose is not bulletproof and requires a good deal more investigation. Rather, our goal is to offer a fresh perspective, to stimulate new ways of thinking about the hippocampus.

[…] now may be the time to start asking different questions.

È tempo di porsi nuove domande. Questa è sempre una proposta entusiamante per il sapere scientifico.

Secondo la Teoria della Costruzione della Scena (Scene Construction Theory, SCT) l'ippocampo facilita la costruzione di scene atemporali e permette ai dettagli degli eventi della memoria episodica e delle esperienze future immaginate di essere legate e integrate in un contesto spaziale coerente. In tal modo la costruzione della scena va a sostenere non solo la memoria episodica e l'immaginazione di eventi futuri ma anche altre funzioni cognitive, come la navigazione spaziale.

L'essenza dell'ippocampo sarebbe quindi quella di costruire scene spazialmente coerenti.

Ecco che la memoria umana diventa una costruzione integrata tra passato e futuro e non un archivio passivo di informazioni.

L'ippocampo continua automaticamente, implicitamente e in tempo reale ad anticipare e costruire una rappresentazione del mondo al di là di ogni punto di vista. Pur coinvolto nell'elaborazione di ciò che vediamo, eccelle nella rappresentazione di ciò che non vediamo, costruendo scene.

Il nostro ippocampo non è quindi un semplice registratore di quello che ci accade ma un costruttore di rappresentazioni relative al passato e al futuro.

La teoria della costruzione della scena reinterpreta anche i risultati del premio Nobel 2014 per la medicina O'Keefe che aveva scoperto, con Dostrovsky (1971), nell'ippocampo del ratto delle cellule che codificano la posizione – scoperta divenuta famosa nel linguaggio popolare come il 'gps del cervello'. A partire da quei risultati O'Keefe ha postulato la teoria della mappa cognitiva, secondo la quale l'ippocampo fornisce un contesto centrato sull'ambiente, a differenza di un contesto nel quale lo spazio è codificato con riferimento all'osservatore.

La teoria della costruzione della scena differisce dalla teoria della mappa cognitiva per il fatto che pone al centro dei processi dell'ippocampo la creazione e la rappresentazione di scene, per quanto lo spazio sia importante in entrambe le tesi.

Per Maguire e collaboratori, riesaminando le numerose evidenze scientifiche, in realtà non è corretto sostenere che l'ippocampo sia essenziale per la navigazione, in quanto l'ippocampo è fondamentale nella navigazione spaziale solo quando questa richieda la visualizzazione di scene relative ai punti di riferimento presenti nell'ambiente.

D - Ricordare le funzioni preservate

Clark e Maguire 2016

Rispetto all'altra branca, di tipo metodologico, Clark e Maguire fanno notare che già Scoville e Milner nel lavoro piomeristico del 1957 valutavano il profilo cognitivo e mnesico del famoso paziente HM secondo due componenti ugualmente importanti, ciò che era danneggiato e ciò che era preservato. 

 

Successivamente, gli studi sui pazienti amnesici si sono concentrati prevalentemente nell'approfondimento dei deficit e, per la dominanza del modello lesionale in neuropsicologia, è stato messo in secondo piano l'esame delle funzioni preservate.

In neuropsicologia, il modello lesionale prevede che se un paziente non è in grado di svolgere un compito, allora l'esecuzione di quel compito dipende dall'area del cervello danneggiata in quel paziente. L'adesione a questo modello ha permesso di localizzare molti processi cognitivi.

Tale modello implica anche che, se si osservano delle funzioni preservate, allora si assume che la regione cerebrale danneggiata non sia coinvolta in quei compiti che il paziente ha eseguito correttamente.

In realtà, ci possono essere diverse spiegazioni alternative: la variabilità della relazione tra struttura cerebrale e processo cognitivo, la compensazione da parte di altre aree cerebrali, il ruolo di porzioni residue dell'area lesionata nello svolgimento di quel compito, l'uso di strategie alternative per completarlo.

Tutte queste possibilità hanno finora ricevuto scarsa considerazione e attendono di essere sottoposte alla curiosità scientifica.

Nell'articolo molto dettagliato, Clark e Maguire esaminano i vari processi cognitivi che risultano preservati in presenza di lesioni unilaterali e bilaterali dell'ippocampo, suggerendo alcune possibili ipotesi alternative.

È una risorsa ricchissima per chi voglia fare un punto sugli studi riguardanti la memoria e l'ippocampo, un'approfondita revisione della letteratura, nonché una viva fonte di spunti d'indagine.

Le implicazioni di quest'ampia disamina sono interpretate dai due autori alla luce della teoria della costruzione della scena: al netto dei processi che risultano preservati riesaminando la letteratura scientifica, quello che sembra danneggiato dopo una lesione focale e bilaterale degli ippocampi è la costruzione di una rappresentazione interna delle scene. Gli aspetti della navigazione e della memoria che risultano invece preservati non richiedono la costruzione interna di scene.

Gli autori auspicano un dibattito con chi proporrà interpretazioni alternative.

We welcome debates that consider all of the evidence

Un atteggiamento di apertura che non è stato molto comune nelle ultime decadi nell'ambito della psicologia e delle neuroscienze e conferma la qualità eccezionale di Maguire e collaboratori.

I due autori si augurano, quindi, che le ricerche future tengano maggiormente conto dell'esame dei processi preservati nei soggetti diventati amnesici per una lesione dell'ippocampo.

In tal modo si permetterà un ulteriore avanzamento delle conoscenze su come lavora l'ippocampo e su come funziona la memoria.

E questo potrà dare rinnovate indicazioni anche per interventi riabilitativi più efficaci.

La storia della teoria della costruzione della scena è appena iniziata.

Ha dato già dei colpi alla più premiata teoria della mappa cognitiva di O'Keefe.

Il prossimo futuro ci darà nuovi risultati e vivaci dibattiti per arrivare a quegli sviluppi teorici e sperimentali attesi da circa venti anni nella neuropsicologia della memoria.

Tra le protagoniste c'è, senza dubbio e fin da ora, Eleanor Maguire.

Il secondo episodio è:

L'ippocampo e la costruzione di Maguire: le prove sperimentali del 6 maggio 2017