Nobel per la Fisiologia 2014: il “GPS” nel nostro cervello

Durante la mattina del 6 ottobre il Premio Nobel per la Fisiologia e la Medicina è stato condiviso dal Professor John O’Keefe dello University College London e da May-Britt e Edvard Moser, entrambi dell’Università Norvegese di Scienza e Tecnologia, per il loro lavoro con sulle cellule nervose che ci “spiegano” dove ci troviamo.

A metà del XX secolo, Edward Tolman osservò il movimento dei ratti nei labirinti e suggerì che il cervello potesse contenere una mappa cognitiva che permettesse agli animali di imparare ad orientarsi e di ritrovare la strada.

Nel 1971 John O’Keefe trovò il primo indizio dell’esistenza di un “GPS” interiore nel nostro cervello: le cellule di posizione. Registrò l’attività nervosa nell’ippocampo di alcuni ratti mentre essi erano liberi di muoversi. Scoprì che delle cellule si attivavano singolarmente solo quando il ratto era in una posizione specifica dell’ambiente. Per costruire la mappa vennero usati sia stimoli visivi e sia stimoli di tutti gli altri sensi.

L’ippocampo può generare numerose mappe, rappresentate dall’attività collettiva delle cellule di posizione che vengono attivate nei differenti contesti spaziali. Grazie a questo meccanismo, la memoria spaziale dell’ambiente può essere immagazzinata nell’ippocampo come una specifica combinazione dell’attività nervosa delle cellule di posizione.

Quasi trent’anni dopo, nel 2005, May Britt ed Edvard Moser studiarono anch’essi dei ratti, ma questa volta per registrare l’attività delle cellule della corteccia entorinale, una regione vicina all’ippocampo e ad esso molto ben interconnessa.

In quell’occasione scoprirono delle cellule che non erano attivate dalla presenza in un particolare luogo (come le cellule di posizione), ma si attivavano quando i ratti passavano per molteplici luoghi. Ognuna di queste cellule veniva attivata in uno specifico pattern spaziale e tutte assieme queste “cellule-griglia” formavano un sistema di coordinate che permetteva la navigazione nello spazio, sistema disposto in una griglia esagonale. Questo sistema di coordinate suddivide lo spazio in latitudine e longitudine e tiene traccia di quanto ci siamo allontanati da una svolta e/o dall’inizio.

Le informazioni provenienti dalle cellule-griglia, dalle cellule di posizione nell’ippocampo e da altre cellule nella corteccia entorinale che riconoscono la direzione della testa e i confini della stanza formano assieme un circuito di un sistema di posizionamento, una sorta di GPS interno al cervello. Questa rete di cellule nervose è stata trovata in roditori, pipistrelli, scimmie e umani e al momento si pensa che si possa trovare in tutti i mammiferi.

La comprensione di come queste cellule nervose specializzate possano collaborare per svolgere una funzione superiore nel cervello (un esempio fondamentale di come i processi cognitivi siano integrati ed elaborati nel nostro cervello) dimostra l’importanza della sperimentazione animale nelle neuroscienze e nelle scienze cognitive.

Articolo originale: http://www.understandinganimalresearch.org.uk/news/2014/10/mapping-the-minds-map/