Neuroni neoformati e apprendimento - terza parte
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Neuroni neoformati e apprendimento - terza parte

La ricerca mostra come l'animale che apprende meglio è quello che ha la maggior attivazione ippocampale. Il ruolo delle nuove cellule: sono utilizzate per mettere a punto o aumentare la risoluzione dei problemi

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Neuroni neoformati e apprendimento - terza parte

È interessante notare che tra gli animali che hanno imparato nella nostra attività di condizionamento quelli che erano un po' più lenti in quanto hanno richiesto più prove per imparare a padroneggiare un compito, hanno finito con più nuovi neuroni degli animali che hanno imparato velocemente. Così, sembra che i nuovi neuroni nell'ippocampo rispondano meglio ad apprendimenti che richiedono uno sforzo concertato.

Perché un apprendimento faticoso dovrebbe essere critico non è chiaro. Una teoria è che i compiti che richiedono più ragionamento o periodi di apprendimento più lunghi attivano con maggior vigore le reti neurali dell'ippocampo che includono questi neuroni neonati. Si pensa che tale attivazione sia la chiave che tende a favorire questa ipotesi per un paio di ragioni. In primo luogo, un certo numero di scienziati hanno dimostrato che i compiti che implicano apprendimento, come la prova di condizionamento classico eyeblink, generalmente aumenta l'eccitabilità dei neuroni nell'ippocampo, facendolo diventare molto più attivo, come mostrato da Sommer108.

Inoltre, questa attivazione ippocampale va di pari passo con l'apprendimento: gli animali che mostrano la maggior attivazione sono quelli che imparano meglio l'attività. Inoltre, sembra vi sia una finestra critica di tempo in cui l'apprendimento può salvare i nuovi neuroni nei roditori, circa una o due settimane dopo la nascita dei nuovi neuroni. Un recente studio sui ratti riferisce, per esempio, che l'apprendimento può salvare le nuove cellule entro sette-dieci giorni, come mostrato da van Praag95. L'allenamento che si svolge dopo è inutile ed è troppo tardi: i neuroni stanno già morendo.

E l'allenamento prima del tempo utile non può aiutare. Questa finestra di apprendimento corrisponde al periodo in cui queste cellule neonate, che non sono ancora specializzate, iniziano a differenziarsi in neuroni ed iniziano la germinazione dei dendriti (che ricevono impulsi da altre parti del cervello) e assoni (che trasportano i messaggi a una vicina regione dell'ippocampo chiamato campo CA3). In questo periodo iniziano anche a rispondere adeguatamente a determinati neurotrasmettitori, le sostanze chimiche che trasportano le comunicazioni tra le cellule nervose. Queste osservazioni suggeriscono che le nuove cellule debbono essere molto mature e ben cablate nella rete neuronale con gli altri neuroni nel cervello prima di rispondere all'apprendimento. Quando l'apprendimento è difficile, i neuroni in tutto l'ippocampo, comprese le nuove reclute, sono completamente ingaggiati. E queste reclute sopravvivono. Ma se l'animale non è impegnato, ai nuovi neuroni manca la stimolazione di cui hanno bisogno per sopravvivere e poi semplicemente svaniscono.

Così migliaia di nuove cellule appaiono nell'ippocampo ogni giorno, e se un animale è impegnato nell'apprendimento, queste cellule rimangono attive in zona. Ma quali funzioni svolgono? Non possono, ovviamente, aiutare nell'apprendimento in tempo reale appena nascono. Di fronte a un nuovo compito, il cervello non può aspettare circa una settimana o giù di lì per la nascita dei nuovi neuroni, per la loro maturazione e collegamento alle reti funzionali prima che un animale possa iniziare un nuovo apprendimento. Gli Autori ipotizzano che le cellule accumulate influenzano alcuni aspetti dell'apprendimento in modo ritardato. Per verificare questa ipotesi, abbiamo deciso di ignorare le cellule cerebrali neonate. Se queste cellule diventano importanti per l'apprendimento, siamo portati a credere che gli animali a cui mancano tali cellule sarebbero studenti con meno successo. Naturalmente, l'ablazione di ogni singola cellula nuova nel cervello di un animale sarebbe tecnicamente impossibile.

Quindi è stato impedito alle cellule di essere generate in primo luogo trattando ratti per diverse settimane con un farmaco usato nella chemioterapia contro il cancro chiamato metilazossimetanolo (MAM), che ferma la divisione cellulare. I ratti trattati con MAM, si sono dimostrati più scarsi rispetto a quelli non trattati nel compito eyeblink di 500 millisecondi. Avevano difficoltà ad anticipare lo stimolo. Eppure anche gli animali trattati con MAM avevano buoni risultati nei molti altri compiti di apprendimento che dipendono dall'ippocampo, come la prova nel labirinto ad acqua di Morris. In questo compito, i ratti sono immessi in una vasca di liquido opaco attraverso il quale dovevano nuotare fino a quando trovavano una piattaforma sommersa. Le pareti della vasca sono contrassegnate con spunti spaziali che aiutano gli animali a nuotare. I topi trattati con MAM sono arrivati proprio prima dei loro compagni non trattati.

Nelle nostre mani, animali che sono stati trattati con MAM hanno imparato anche a ricordare il luogo in cui un'esperienza emotiva si era verificata. Questo tipo di apprendimento emotivo, conosciuto come paura contestuale condizionata, dipende anche dall'ippocampo, ma non diede agli animali trattati alcun problema. Tutto sommato, la capacità di apprendimento dei ratti con pochi nuovi neuroni era relativamente intatta. Gli animali sembravano avere problemi nell'apprendimento di associazioni più difficili, come per capire che un suono precede sempre uno stimolo per la palpebra di mezzo secondo.

Si suppone quindi che, se i nuovi neuroni non sono affatto necessari per l'apprendimento, entrano in gioco solo in un ristretto tipo di situazioni, a quanto pare quelle che coinvolgono alcuni tipi di sforzo cognitivo. Biologicamente parlando, quel tipo di specializzazione ha senso: un animale non vorrebbe fare affidamento per la realizzazione e lo sviluppo di una situazione di una intera coorte di nuovi neuroni che influenzano la sopravvivenza immediata.

Quindi, presumibilmente, le cellule aggiunte, una volta mature, sono utilizzate per mettere a punto o aumentare la risoluzione dei problemi e competenze che già esistono. La valorizzazione di tali competenze si chiama "imparare ad imparare". Tutti gli studi discussi finora sono stati condotti in animali da laboratorio, topi o ratti.