Uno studio scopre la "colla molecolare" che promuove la formazione e la stabilizzazione della memoria

Che si tratti della nostra prima visita allo zoo o del momento in cui abbiamo imparato ad andare in bicicletta, abbiamo ricordi d'infanzia che durano una vita. Ma cosa rende questi ricordi così duraturi?

Uno studio pubblicato sulla rivista Science Advances da un team internazionale di scienziati ha svelato le basi biologiche dei ricordi a lungo termine. La scoperta centrale è stata il ruolo della molecola KIBRA, che agisce da "collante" per altre molecole, cementando così la formazione dei ricordi.

"I precedenti tentativi di comprendere come le molecole immagazzinino i ricordi a lungo termine si sono concentrati sulle singole azioni delle singole molecole", spiega Andre Fenton, professore di neuroscienze alla New York University e uno dei ricercatori principali. "Il nostro studio mostra come queste molecole interagiscono tra loro per garantire che i ricordi siano conservati in modo permanente".

"Una migliore comprensione del modo in cui immagazziniamo i nostri ricordi contribuirà a orientare gli sforzi futuri per studiare e curare i disturbi legati alla memoria", aggiunge Todd Sacktor, professore presso la SUNY Downstate Health Sciences e uno dei principali ricercatori.

È noto da tempo che i neuroni immagazzinano informazioni in schemi di sinapsi forti e deboli, che determinano la connettività e il funzionamento delle reti neurali. Tuttavia, le molecole nelle sinapsi sono instabili, si muovono costantemente all'interno dei neuroni, si consumano e vengono sostituite nel giro di ore o giorni, il che solleva la domanda: come possono i ricordi rimanere stabili per anni o decenni?

Nel modello murino, i ricercatori si sono concentrati sul ruolo di KIBRA, una proteina espressa nei reni e nel cervello le cui varianti genetiche sono associate sia a una buona memoria che a una memoria scarsa. Hanno studiato come KIBRA interagisca con altre molecole importanti per la formazione della memoria, in questo caso la proteina chinasi Mzeta (PKMzeta). Questo enzima è una molecola chiave per il rafforzamento delle sinapsi normali nei mammiferi, ma si degrada dopo pochi giorni.

Gli esperimenti hanno dimostrato che KIBRA è "l'anello mancante" nei ricordi a lungo termine, agendo come una "etichetta sinaptica permanente" o collante che si attacca alle sinapsi forti e a PKMzeta, evitando quelle deboli.

"Quando si forma la memoria, le sinapsi coinvolte nel processo vengono attivate e KIBRA viene posizionato selettivamente in quelle sinapsi", spiega Sacktor, professore di fisiologia, farmacologia, anestesiologia e neuroscienze alla SUNY Downstate. "PKMzeta si lega quindi al tag sinaptico di KIBRA e mantiene forti quelle sinapsi. Questo permette alle sinapsi di aderire al KIBRA appena formato, attraendo altra PKMzeta di nuova formazione."

Più specificamente, i loro esperimenti, descritti in un articolo su Science Advances, dimostrano che l'interruzione della connessione KIBRA-PKMzeta cancella i vecchi ricordi.

Studi precedenti hanno dimostrato che aumenti casuali di PKMzeta nel cervello migliorano i ricordi deboli o in via di affievolimento, il che era sconcertante perché agiva in posizioni casuali. Il persistente tagging sinaptico di KIBRA spiega perché un aumento di PKMzeta abbia migliorato la memoria agendo solo nelle posizioni contrassegnate da KIBRA.

"Il meccanismo del tagging sinaptico persistente spiega per la prima volta queste scoperte, che hanno implicazioni cliniche per i disturbi della memoria neurologici e psichiatrici", ha affermato Fenton, che lavora anche presso l'Institute of Neurosciences del NYU Langone Medical Center.

Gli autori dell'articolo sottolineano che lo studio conferma un concetto introdotto nel 1984 da Francis Crick. Sacktor e Fenton sottolineano che la sua ipotesi per spiegare il ruolo del cervello nell'immagazzinare la memoria nonostante i continui cambiamenti cellulari e molecolari è il meccanismo della "Nave di Teseo", un argomento filosofico tratto dalla mitologia greca in cui nuove assi sostituiscono quelle vecchie per sostenere la "Nave di Teseo" nel corso degli anni.

"Il meccanismo del tagging sinaptico persistente è analogo al modo in cui le nuove schede sostituiscono quelle vecchie per mantenere la Nave di Teseo attraverso le generazioni e consente ai ricordi di persistere per anni anche se le proteine che li supportano vengono sostituite", afferma Sacktor.

Francis Crick ha previsto intuitivamente questo meccanismo della Nave di Teseo, prevedendo persino il ruolo della proteina chinasi. Ma ci sono voluti 40 anni per scoprire che i componenti erano KIBRA e PKMzeta, e per comprendere il meccanismo con cui interagiscono.