I ricercatori della memoria del MIT hanno scoperto sorprendenti somiglianze nei modelli di attività cerebrale dei ratti mentre navigavano in un labirinto e quando dormivano, suggerendo che stavano rivivendo l'esperienza di percorrere il labirinto nella loro mente.
"Siamo rimasti incredibilmente emozionati quando l'abbiamo visto, perché pensiamo che sia una prova molto forte del fatto che il ratto sta effettivamente avendo un'esperienza visiva durante il sonno", ha detto Matt Wilson, professore di scienze cognitive e del cervello al MIT e autore senior dell’articolo pubblicato su Nature Neuroscience.
I risultati aprono la possibilità di studiare le immagini mentali e persino la coscienza stessa misurando l'attività cerebrale, ha detto Wilson, perché le esperienze mentali che i ratti avevano durante il sonno rispecchiavano esattamente le loro esperienze reali quando erano svegli.
"Poiché attualmente non esiste un modo per chiedere a un animale a cosa sta pensando durante il sonno, utilizziamo la strategia di osservare l'attività cerebrale quando l'animale è sveglio e impegnato in un compito che ha una componente visiva molto chiara", ha spiegato.
Il team di Wilson ha trascorso gli ultimi dieci anni sviluppando tecniche sofisticate per l'imaging dell'attività cerebrale nei ratti. Recentemente hanno costruito una "città dei topi" nel loro laboratorio al MIT:sei grandi recinti delle dimensioni di un topo che possono ospitare fino a 24 animali alla volta, ciascuno con le proprie telecamere, ruote da corsa, altoparlanti e un labirinto. Posizionando una finestra di imaging nei crani dei ratti, il team può utilizzare microscopi in miniatura per monitorare l'attività di oltre 100.000 neuroni nella corteccia visiva degli animali mentre sono svegli ed esplorano il labirinto.
Mentre i ratti correvano nel labirinto, i neuroni nella corteccia visiva si attivavano secondo gli stessi schemi che sarebbero stati previsti dall’input visivo che gli animali stavano sperimentando mentre correvano nell’ambiente familiare.
Il gruppo di ricerca ha poi esaminato l’attività cerebrale nei ratti dormienti. Erano particolarmente interessati ai modelli di attività chiamati fusi, che sono i tratti distintivi del sonno a onde lente. I fusi sono stati collegati al consolidamento della memoria, il processo mediante il quale i nuovi ricordi vengono immagazzinati nel cervello, ma non è chiaro come riescano a raggiungere questo obiettivo.
Il team ha scoperto che i neuroni nella corteccia visiva che normalmente rispondevano a caratteristiche specifiche dell’ambiente – bordi o contrasto, per esempio – si attivavano insieme ai fusi durante una fase specifica del sonno a onde lente. Ma cosa ancora più intrigante, i modelli di attività in questi gruppi di neuroni somigliavano agli stessi modelli di attività che il team aveva osservato quando i ratti erano svegli e correvano nel labirinto. Questi risultati suggeriscono che i ratti stavano rivivendo nelle loro menti le loro esperienze nel labirinto.
"Ho sempre avuto il sospetto che i fusi stessero facendo questo, ma vederlo davvero, devo dire, è stato assolutamente mozzafiato", ha detto Wilson.
La corteccia visiva non controlla la memoria, ma è coinvolta nell’apprendimento percettivo e nel consolidamento della memoria. Wilson e i suoi colleghi ritengono che la corteccia visiva sia parte di una vasta rete di regioni cerebrali coinvolte nel consolidamento della memoria durante il sonno a onde lente. Durante questo tipo di sonno, la fase del sonno più comune nel sonno non REM, il cervello riproduce, o riattiva, i ricordi mentre vengono consolidati e immagazzinati nel cervello. "Trovo emozionante pensare che questi modelli di attività coinvolti nelle nostre esperienze mentali più vivide siano in realtà lì per ragioni funzionali", ha affermato Wilson. "Queste riattivazioni sembrano essere importanti per la memoria e la funzione cognitiva."
Wilson ha aggiunto:"Penso che abbiamo elaborato una strategia generale che può essere applicata ad altri problemi, come il modo in cui i roditori pensano alle decisioni o alle ricompense o, in definitiva, anche alla coscienza".
