Neuroni neoformati e apprendimento - seconda parte
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Neuroni neoformati e apprendimento - seconda parte

Il compito di apprendimento denominato eyeblink. Differenze in relazione al numero di neuroni marcati con BrdU tra topi sottoposti al condizionamento e topi rimasti nelle gabbie

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Neuroni neoformati e apprendimento - seconda parte

Nel condizionamento del battito delle palpebre, un animale sente un tono e poi, dopo un periodo di tempo circa 500 millisecondi, viene colpito con un soffio di aria che provoca l'animale a battere le palpebre. Dopo alcune sedute di diverse centina di prove, l'animale effettua una connessione mentale tra il tono e la stimolazione degli occhi: egli impara a prevedere quando lo stimolo arriverà e a battere le palpebre poco prima che ciò accada. Questa risposta "condizionata" indica che l'animale ha imparato ad associare i due eventi. La realizzazione dei ratti può sembrare banale, ma l'esperimento fornisce un buon modo per misurare l'apprendimento anticipatorio negli animali.

Per esaminare il legame tra apprendimento e neurogenesi, a tutti gli animali è stato iniettato BrdU all'inizio degli esperimenti. Un settimana dopo, la metà dei topi è stata reclutata nel programma di eyeblink, l'altra metà era lasciata nelle gabbie. Dopo quattro o cinque giorni di condizionamento, si è riscontrato che i topi che avevano imparato a loro volta battere le palpebre correttamente conservavano più neuroni marcati con BrdU nell'ippocampo degli animali che erano rimasti semplicemente nelle loro gabbie. Si può concludere che l'apprendimento di questo compito ha salvato le cellule che altrimenti sarebbero morte.

Negli animali che non hanno ricevuto alcuna formazione, pochissime delle cellule neonate che era stata marcata con BrdU all'inizio dell'esperimento si poteva vedere alla fine. E con la miglior prestazione degli animali istruiti, i nuovi neuroni sono stati più conservati. La stessa cosa accade in animali che hanno imparato a nuotare in un labirinto acquatico di Morris

In studi pubblicati nel 2007 da Coralie de Hemptinne107, è mostrato che i ratti che non hanno mai imparato ad anticipare la stimolazione della palpebra avevano così pochi neuroni come gli animali che non avevano mai lasciato le loro gabbie.

Sono stati condotti anche esperimenti di eyeblink nei quali sono state limitate le possibilità di imparare degli animali, somministrando in solo un giorno 200 prove. In questa situazione, alcuni animali hanno imparato ad anticipare lo stimolo, ed altri no. Ancora una volta, i ratti che hanno imparato hanno mantenuto molti più neuroni neoformati dei ratti che non hanno imparato, anche se tutti hanno avuto lo stesso trattamento. Questi dati implicano che è il processo di apprendimento, e non semplicemente l'esercizio di formazione o di esposizione a una gabbia o una diversa diverse routine, che salva i nuovi neuroni dalla morte.

il condizionamento eyeblink
Il condizionamento "eyeblink". Gli Autori hanno condotto un esperimento di condizionamento di battito delle palpebre per scoprire che la maggior difficoltà per imparare qualcosa, migliora la sopravvivenza dei nuovi neuroni. Hanno iniziato con una prova di condizionamento classico (in alto), in cui un animale sente un tono che è seguito mezzo secondo dopo da uno stimolo che gli farà battere le palpebre. Dopo alcune centinaia di prove, la maggior parte degli animali impara a battere le palpebre poco prima che lo stimolo arrivi. Dato che il tono e lo stimolo che induce il battito palpebrale sono separati nel tempo, per il ratto è difficile capire quando battere le palpebre; questo compito ha salvato una grande frazione di neuroni neonati. I ratti esperti hanno prontamente imparato una versione più semplice del test, in cui lo stimolo palpebrale si sovrapponeva al tono (al centro), ma questo compito non aumenta la sopravvivenza dei nuovi neuroni. Rendere le condizioni più difficili, il ratto doveva aspettare a lungo prima che lo stimolo arrivasse (in basso) ha salvato molti più neuroni rispetto all'approccio classico. Dallo studio Shors 103.

Benché la sopravvivenza dei neonati neuroni ippocampali si verifichi attraverso l'apprendimento, non tutti i tipi di lavoro di apprendimento sono utili. Ad esempio, l'allenamento di un animale a nuotare verso una piattaforma che è visibile in una piscina di acqua non favorisce la sopravvivenza cellulare. Né l'allenamento di un animale a riconoscere che due stimoli, come un tono e uno stimolo eyeblink si verificano quasi simultaneamente.

Si suppone che la ragione per cui questi compiti non riescono a salvare le nuove cellule dalla morte è che essi non impegnano molto. Il nuoto verso una piattaforma visibile è una cosa che i ratti sanno fare facilmente. Dopo tutto, essi non vogliono annegare. E nelle sovrapposizioni nel tempo della stimolazione della palpebra insieme con un tono, gli animali non hanno la necessità di formare una traccia di memoria di un evento che è accaduto in passato, il suono del tono per aiutarli a predire quando lo stimolo eyeblink si verificherà. Essi semplicemente rispondono quando sentono il suono. Si pensa che i compiti che salvano la maggior parte dei nuovi neuroni siano quelli che sono più difficili da imparare, che quindi richiedono più sforzo mentale. Per verificare questa ipotesi, gli Autori preso hanno scelto un compito inizialmente piuttosto facile rendendolo poi più impegnativo.

Si è iniziato con un compito di eyeblink facile, in cui il tono precede, ma ancora si sovrappone nel tempo, alla stimolazione della palpebra. L'apprendimento di tale compito, come sopra indicato, tipicamente non salva i nuovi neuroni. Poi si è reso questo compito molto più impegnativo estendendo la durata del tono.

Imparare a battere le palpebre in questo compito è più molto più difficile che nell'altro test, perché in questo caso il battito delle palpebre inizia subito dopo che il tono comincia. Il compito è anche più difficile che quello standard, perché per l'animale non è possibile utilizzare la fine del tono come un segnale di "essere pronti". Piuttosto il topo deve tenere traccia di quando esattamente il tono comincia e stimare quando lo stimolo della palpebra avverrà, una vera sfida per tutti gli animali, compresi gli esseri umani. E abbiamo creduto che questa sfida salvi molto di più i nuovi neuroni che non il tracciato del condizionamento standard.