Quando viene creato un ricordo, il cervello subisce dei cambiamenti fisici e funzionali noti come traccia di memoria. Una traccia di memoria rappresenta i modelli specifici di attività e i cambiamenti strutturali dei neuroni che si verificano durante la formazione di un ricordo e la sua successiva evocazione.
Ma come fa il cervello a scegliere quali neuroni coinvolgere in una traccia di memoria? Secondo gli studi, l’eccitabilità intrinseca dei neuroni gioca un ruolo, ma l’idea attualmente accettata di come funziona l’apprendimento ha trascurato di guardare al centro di comando del neurone, cioè al suo nucleo. In quest’ultimo, sembra che sia rimasta inesplorata una dimensione completamente diversa: l’epigenetica.
All’interno di ogni cellula di un organismo vivente, il materiale genetico codificato dal DNA è lo stesso, ma i vari tipi di cellule che compongono il corpo, come le cellule della pelle, le cellule renali o le cellule nervose, esprimono ciascuno un insieme diverso di geni. L’epigenetica è il meccanismo con cui le cellule controllano l’attività dei geni senza modificare la sequenza del DNA.
Gli scienziati dell’EPFL guidati dal neuroscienziato Johannes Gräff hanno studiato se l’epigenetica può influenzare la probabilità che i neuroni vengano selezionati per la formazione dei ricordi. La loro ricerca sui topi, ora pubblicata sulla rivista Science, dimostra che lo stato epigenetico di un neurone è decisivo per il suo ruolo nella codifica dei ricordi. "Stiamo illuminando la prima fase della creazione della memoria da un livello incentrato sul DNA", afferma Johannes Gräff.
Johannes Gräff e il suo team si sono chiesti se i fattori epigenetici possano influenzare la funzione di "memoria" di un neurone. Un neurone può essere epigeneticamente aperto - quando il DNA all’interno del suo nucleo è sciolto o rilassato - o chiuso - quando il DNA è compatto e ben impacchettato.
Gli scienziati hanno scoperto che erano i neuroni aperti ad avere maggiori probabilità di essere selezionati per la "traccia di memoria", l’insieme rado di neuroni nel cervello che mostrano attività elettrica quando si verifica un nuovo apprendimento. Infatti, i neuroni che si trovavano in uno stato di cromatina più aperta erano anche quelli che mostravano una maggiore attività elettrica.
Gli scienziati dell’EPFL hanno quindi utilizzato un virus per fornire enzimi epigenetici per aprire artificialmente i neuroni. Hanno scoperto che i topi interessati imparavano molto meglio. Quando gli scienziati hanno adottato l’approccio opposto, chiudendo il DNA dei neuroni, la capacità di apprendimento dei topi è stata annullata.
Questi risultati aprono nuovi modi di comprendere l’apprendimento che tengono conto del nucleo del neurone e potrebbero anche portare un giorno alla scoperta di farmaci progettati per migliorare l’apprendimento. Come spiega Johannes Gräff: "Si allontanano dalla concezione neuroscientifica dominante dell’apprendimento e della memoria, che si concentra sull’importanza della plasticità sinaptica, e si interessano ora a ciò che accade all’interno del nucleo di un neurone, il suo DNA. Questo è molto importante perché molti disturbi cognitivi, come il morbo di Alzheimer e il disturbo da stress post-traumatico, sono caratterizzati da meccanismi epigenetici difettosi".
