La plasticità mediata dalla neurogenesi è associata a una ridotta attività neuronale in CA1 durante il recupero della memoria della paura del contesto

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 7016 (2022) Citare questo articolo

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È stato dimostrato che la neurogenesi ippocampale postnatale influenza l'apprendimento e la memoria in numerosi modi. Diversi studi hanno ormai dimostrato che un aumento della neurogenesi può indurre l'oblio di ricordi acquisiti prima della manipolazione della neurogenesi e, di conseguenza, questo oblio può anche facilitare nuovi apprendimenti. Tuttavia, i meccanismi che mediano l’oblio indotto dalla neurogenesi non sono ben compresi. Qui, abbiamo utilizzato un'analisi basata su subregioni del gene precoce c-Fos e la fotometria delle fibre in vivo per determinare i cambiamenti nell'attività corrispondenti all'oblio indotto dalla neurogenesi. Abbiamo scoperto che l'aumento della neurogenesi porta a una ridotta attività CA1 durante il recupero della memoria contestuale. Dimostriamo anche qui che l'espressione netta perineuronale nelle aree CA1 è alterata bidirezionalmente dai livelli o dall'attività dei neuroni generati postnatalmente nel giro dentato. Questi risultati suggeriscono che la neurogenesi può indurre l’oblio distruggendo le reti perineuronali in CA1 che potrebbero altrimenti proteggere i ricordi dal degrado.

La proliferazione postnatale e l’integrazione di nuovi neuroni nel cervello dei mammiferi è una forma unica di plasticità che ha il potenziale sia di creare nuova connettività sia di interrompere i circuiti esistenti. Di conseguenza, ci sono numerose implicazioni per la neurogenesi postnatale come modulatore della struttura e della funzione dell'ippocampo. Alcune teorie recenti suggeriscono che la neurogenesi postnatale è fondamentale per modellare i circuiti dell'ippocampo per ottimizzare l'apprendimento futuro1. Altri lavori precedenti hanno dimostrato che, in molti casi, livelli elevati di neurogenesi hanno un impatto positivo su processi come l'apprendimento2,3,4, la memoria5,6 e la flessibilità cognitiva4,7. Lavori recenti hanno anche dimostrato che oltre alle influenze positive che la neurogenesi può avere sull'apprendimento e sulla memoria, c'è anche un indebolimento dei ricordi che si erano formati prima dell'elevazione della neurogenesi8,9,10,11,12,13,14, 15. In definitiva, questo ruolo della neurogenesi postnatale è anche utile in quanto mitiga l’interferenza proattiva tra vecchi e nuovi ricordi. Ciò avviene soprattutto in situazioni in cui vi è conflitto tra le due memorie, come nel caso dell'apprendimento inverso. Di conseguenza, l’oblio indotto dalla neurogenesi è vantaggioso per l’apprendimento poiché consente un’acquisizione più rapida di nuovi ricordi10. Questo effetto "retrogrado" della neurogenesi ha un impatto su un'ampia varietà di tipi di memoria, si verifica sia nelle femmine che nei maschi e si verifica indipendentemente da come i livelli di neurogenesi vengono aumentati (cioè metodi genetici, chimici, fisici). Al contrario, la diminuzione della neurogenesi riduce l’oblio dei ricordi precedentemente acquisiti e rallenta l’acquisizione di nuovi ricordi contrastanti10. Insieme, questi risultati dimostrano l’importanza della neurogenesi postnatale per mantenere l’equilibrio tra stabilità e plasticità e come questo possa modulare preferenzialmente l’apprendimento rispetto alla memoria.

L’oblio indotto dalla neurogenesi è un fenomeno robusto e affidabile8,9,10,11,12,13,14,15. Tuttavia, i meccanismi che mediano la riduzione della forza della memoria non sono stati chiaramente identificati. Nuovi neuroni si integrano nei circuiti ippocampali esistenti e di conseguenza possono sovrascrivere le sinapsi mature esistenti16,17. Pertanto, è stato proposto che la neurogenesi causi l'oblio attraverso la riconfigurazione della fibra muschiosa nei circuiti CA3, poiché le cellule DG appena nate formano connessioni, portando all'incapacità di riattivare la traccia di memoria originale8. La modellazione computazionale degli effetti della neurogenesi sui circuiti dell'ippocampo ha scoperto che l'aggiunta di nuove unità più eccitabili alla DG dopo che la rete è stata addestrata su un dato modello provoca una riduzione del tasso di riattivazione delle unità CA3 precedentemente attivate dall'ippocampo. quel modello18. Infatti, l'ablazione della neurogenesi compromette la riattivazione delle cellule engramiche nella CA3 durante il richiamo della paura19, dimostrando che le cellule DG appena nate hanno un effetto significativo sull'attività della CA3 durante il recupero della memoria.