L'ippocampo è un archivista?

Eleanor Maguire continua a pubblicare ogni anno importanti avanzamenti nella ricerca sulla memoria intrecciando in modo elegante le dimostrazioni cognitive con gli esiti neuropsicologici e le evidenze neurobiologiche.

Lo fa in un modo abbastanza tipico e peculiare, di solito con unico coautore tra i suoi ricercatori in dottorato e post-dottorato, di diverso genere e provenienza, e quasi sempre firmando articoli a libero accesso.

I suoi allievi trovano poi collocazione in altri prestigiosi laboratori europei o statunitensi.

A lei avevo dedicato anche La memoria, l'ippocampo e la costruzione di Maguire e L'ippocampo e la costruzione di Maguire: le prove sperimentali che mettono in luce altre sue doti eccezionali.

L'ultimo articolo appena pubblicato su Trends in Cognitive Science è uno dei pochi che richieda un abbonamento o pagamento per l'accesso.

Le ho scritto per chiederle una copia e mi ha risposto nel giro di poche ore con l'articolo allegato, lamentando che i fondi della Wellcome non prevedano, in caso di articoli di Opinione, il pagamento della quota a carico degli autori per consentirne la lettura a tutti.

In Remote Memory and the Hippocampus: A Constructive Critique, assieme al ricercatore post-doc Daniel Barry, Maguire approfondisce ulteriormente la sua teoria dell'ippocampo come costruttore di scene e porta in modo sistematico le più recenti prove sperimentali, discutendole alla luce di altre ipotesi alternative.

Si tratta di un accurato compendio delle ricerche che portano a concepire l'ippocampo come costruttore di memorie e non come archivista e catalogatore di ricordi permanenti.

Mi sono chiesta spesso se questa ricostruzione non sia un racconto che ho inventato dopo, aggiungendo quello che avevo scoperto nel pomeriggio, ovvero che mio padre se n'era andato, ma quella finta sensazione sarebbe stata comunque più vera del vero. La memoria è un atto creativo: sceglie, costruisce, decide, esclude.

Così scrive Nadia Terranova in Addio fantasmi, riconoscendo il ruolo ricostruttivo della memoria, che non è un passivo accumulatore del nostro passato, come hanno dimostrato le ricerche degli ultimi decenni.

Terranova sembra descrivere in maniera precisa proprio le funzioni dell'ippocampo: è li che avviene la ricostruzione delle memorie, secondo la teoria di Maguire. Sarebbe l'ippocampo a ricostruire l'esperienza passata, in assenza della traccia originaria, riassemblando informazioni archiviate a lungo termine in altre aree del nostro cervello.

L'ippocampo “sceglie, costruisce, decide, esclude” sulla base delle tracce consolidate in altre aree del nostro cervello.

Se fosse l'ippocampo ad accumulare le tracce di memoria una dopo l'altra, quelle che tra loro si rinforzano dovrebbero generare ricordi più stabili e resistenti alle interferenze. Invece, il passare del tempo ha un effetto deleterio sulla precisione dei ricordi.

da 'Neurocomic' di Matteo Farinella e Hana Ros

Sappiamo da un ampio corpo di ricerche che la nostra memoria può essere distorta dalle false informazioni, che incorporiamo nei nostri ricordi degli eventi che appaiono plausibili pur senza averli vissuti e che anche chi possiede un'eccezionale memoria autobiografica è vulnerabile ai falsi ricordi. Sappiamo che in pazienti con lesioni ippocampali una parte della memoria topografica retrograda, cioè consolidata prima della lesione, è conservata – quindi il paziente può spostarsi tra diversi luoghi noti, stimare le distanze tra diversi posti pur non ricordando molti episodi della propria vita – ma, approfondendone l'efficienza, si scoprono degli errori che sembrano attribuibili proprio a un difetto di ricostruzione. Infine, i risultati sperimentali sui neuroni di posizione dell'ippocampo - le place cells - suggeriscono che nonostante l'esposizione ripetuta alla stessa posizione in un determinato ambiente, le precedenti rappresentazioni ippocampali vengano rapidamente sostituite con nuove esperienze. L'attività di tali neuroni, che scaricano in risposta a specifiche posizioni come dimostrato negli animali e nell'uomo, viene portata come prova della persistenza delle tracce mnesiche nell'ippocampo ma i risultati sperimentali sono contrastanti e sembrano evidenziare un'instabilità della traccia in funzione del tempo.

Le memorie remote possono quindi essere ricche e dettagliate senza essere vere e quindi costituire una reinvenzione del passato piuttosto che una fedele ri-esperienza.

Sono le interazioni tra ippocampo e specifiche aree neocorticali a facilitare la ricostruzione delle memorie remote durante la rievocazione.

L'input iniziale al circuito ippocampale genera una minima attività nel giro dentato che si presume riduca l'interferenza tra memorie simili. Questi distinti schemi che sono stati attivati vengono inviati a CA3, dove le connessioni intrinseche ricorrenti si pensa formino una traccia mnesica completa. L'output risultante produce uno schema debole in CA1 e questa rappresentazione unica viene ritrasmessa alla neocorteccia nelle regioni deputate a memorie specifiche.

Ma allora quanto durano le tracce di memoria nell'ippocampo?

Per Maguire e collaboratori l'informazione permane nell'ippocampo fino a che non venga sovrascritta.

Uno sguardo più attento alla morfologia e alla genesi dei neuroni dell'ippocampo rivela un'instabilità strutturale che renderebbe quasi inevitabile la degradazione di ogni singolo engramma – il segno neurale del ricordo – per lunghi periodi di tempo.

Ciò implica che la connettività sinaptica che supporta una traccia di memoria nell'ippocampo venga completamente cancellata in questo periodo di tempo.

L'ipotesi cruciale della Teoria della Costruzione della Scena è che l'ippocampo sia in grado di ricostruire l'esperienza passata in assenza della traccia originaria.

L'ippocampo ha anche un ruolo come costruttore di eventi futuri. Difatti è necessario per la costruzione de novo di scenari immaginati.

La capacità di immaginare scene e scenari nuovi e di pensare al futuro sono compromesse in seguito a lesioni dell'ippocampo nell'uomo e l'attivazione dell'ippocampo si è dimostrata correlata all'anticipazione degli stimoli.

L'ippocampo diventa quindi un costruttore di passato e di futuro.

La Teoria della Costruzione della Scena propone che l'ippocampo costruisca continuamente e anticipi le rappresentazioni della scena al di là delle nostre immediate esperienze sensoriali.

In questo contesto, una scena è una rappresentazione naturalistica del mondo, tipicamente popolata da oggetti e vista da una prospettiva egocentrica. Le scene rappresentano le componenti fondamentali degli eventi mentali in evoluzione, sia che si tratti di memorie autobiografiche, di esplorazione di ambienti, di previsione di futuri plausibili o di creazione di nuovi scenari.

Si può quindi distinguere un processo di ricostruzione del passato da un processo di costruzione del futuro sebbene speculiamo che le dinamiche neuronali ippocampali sottostanti siano simili.

Un'evidente implicazione della ricostruzione in assenza della traccia ippocampale originale è che i ricordi diventino sempre più vulnerabili a imprecisioni e distorsioni.

Chiaramente, molti ricordi diventano sbiaditi, impoveriti e schematici nel tempo, piuttosto che distorti. Le teorie esistenti associano tipicamente questo fenomeno alla decomposizione delle tracce nell'ippocampo.

Figura 1. Tre prospettive sulle interazioni tra ippocampo e aree neocorticali sottostanti al consolidamento della traccia mnesica.

A. La Teoria standard del consolidamento della traccia (Squire e coll. 2015) propone che una traccia (un evento passato o un'informazione) sia inizialmente codificata nell'ippocampo e nelle strutture corticali adiacenti (a sinistra, linee rosse e nodi) ma, nel tempo, venga stabilizzata nella memoria a lungo termine dalle interazioni tra i moduli neocorticali (al centro, linee rosse e nodi). Dopo questo periodo di consolidamento, la traccia ippocampale originale non è più necessaria per riattivare la memoria di quell'evento o informazione (centro). Questo è vero per ogni successivo recupero dello stesso ricordo (a destra).

B. La Teoria della traccia multipla afferma che una traccia registrata nell'ippocampo e nelle strutture corticali (a sinistra, linee blu e nodi rossi) sia sempre necessaria per una memoria episodica dettagliata (al centro, linee blu e nodi rossi), e le ripetizioni ripetute de aumentano il numero delle tracce ippocampali permanenti (al centro e a destra, nodi rossi) (Nadel e coll. 2007). Le intrinseche connessioni cortico-corticali che emergono a lungo termine (al centro e a destra, linee verdi) supportano i ricordi di natura fattuale e semantica derivanti da rievocazioni ripetute (Moscovitch e coll. 2016).

C. La Teoria della costruzione della scena (Maguire e Mullally 2013) propone che durante la rievocazione di un evento recente, l'ippocampo costruisca una serie di scene coerenti di questo episodio attraverso interazioni neocorticali-ippocampali (a sinistra, linee blu e nodi rossi). Queste scene svaniscono rapidamente dall'ippocampo mentre le rappresentazioni si consolidano nelle aree corticali adiacenti.

Tuttavia, date le prove crescenti della transitorietà della traccia mnesica nell'ippocampo, tutti i ricordi dovrebbero soccombere a questo destino.

Viceversa, se l'ippocampo costruisse una scena rilevante a partire dalle immutabili rappresentazioni immagazzinate in altre aree neocorticali, tutti i ricordi remoti sarebbero riccamente dettagliati.

Pertanto, proponiamo che l'impoverimento della memoria remota sia il risultato di un decadimento a livello corticale della traccia, tale da fornire un contenuto insufficiente a ricostruire rappresentazioni di scene coerenti tramite interazioni tra aree corticali e ippocampo.

Figura 3. (A) Durante il recupero di un ricordo recente, le tracce ippocampali dipendenti dall'esperienza riassemblano elementi da diverse aree corticali in una scena coerente che descrive accuratamente l'evento recente.

(B) Con il passare del tempo, il consolidamento di sistema crea forti associazioni tra questi elementi a livello corticale, mentre la rappresentazione della scena ippocampale svanisce.

(C) Quando questa esperienza viene ricordata qualche mese dopo, l'ippocampo ricostruisce una versione coerente della scena originale a partire dalle tracce corticali consolidate a lungo termine.

(D) Questa rappresentazione della scena persiste per un periodo limitato nell'ippocampo, mentre i suoi elementi sono riconsolidati a livello corticale, rafforzandone ulteriormente le intrinseche associazioni.

(E) Le memorie remote sono particolarmente vulnerabili alla disinformazione durante il recupero. Questo può comportare l'inclusione di elementi semanticamente correlati che non erano presenti nell'esperienza originale e che sono poi erroneamente incorporati in una scena ricostruita.

(F) Questa alterata rappresentazione della scena nell'ippocampo facilita il riconsolidamento della traccia mnesica e l'associazione di ricordi sia veri che falsi a livello corticale.

L'ippocampo ricostruisce i ricordi del passato in modo più o meno affidabile e dettagliato sulla base di quanto siano integre e complete le tracce conservate nelle vicine aree corticali.

Se qualche traccia si è deteriorata con il tempo o se si intromette un falso ricordo allora avremo una rievocazione alterata di un episodio della nostra vita, nonostante siamo convinti della sua affidabilità e veridicità.

Molte domande rimangono per la verifica scientifica futura e riguardano le modalità, le interconnessioni e i tempi attraverso i quali le tracce mnesiche vengono elaborate in modo flessibile per generare diverse rappresentazioni mentali e quindi per ricordare in modo più o meno creativo il nostro passato.

La memoria si basa su una ricostruzione più o meno affidabile di eventi e informazioni registrati, nei prossimi anni comprenderemo meglio il ruolo dei protagonisti di questa lunga e affascinante narrazione.