Scoperto un Nuovo Codice Neurale nell'Ippocampo per la Misurazione della Distanza Percorsa

Scienziati hanno recentemente identificato un meccanismo prima sconosciuto impiegato dal cervello per tracciare la distanza percorsa, un processo che si basa sulla modulazione graduale dell'attività elettrica neuronale. Questa operazione, nota come integrazione del percorso, riveste un'importanza cruciale, poiché la sua compromissione si manifesta spesso nelle fasi iniziali di patologie come il morbo di Alzheimer, provocando disorientamento nei pazienti.

Il team di ricerca proveniente dal Max Planck Institute of Neuroscience della Florida (MPFI), con sede a Jupiter, Florida, ha condotto esperimenti sottoponendo topi a sessioni di addestramento in un ambiente virtuale privo di punti di riferimento esterni. Questo scenario costringeva gli animali a fare affidamento esclusivamente sulle proprie sensazioni motorie per stimare con precisione la distanza coperta. Lo studio, che ha visto la partecipazione del dottorando Raphael Heldmann e dell'autore senior, il capo del gruppo di ricerca Xue-Song Wang, ha comportato la registrazione dei segnali elettrici di migliaia di neuroni nell'ippocampo, la regione cerebrale celebre per ospitare le cosiddette 'cellule di posizione'.

L'analisi dei dati ha rivelato che la maggior parte dei neuroni non codificava una specifica ubicazione spaziale o un momento temporale definito. Al contrario, essi mostravano uno di due schemi opposti di attività incrementale, direttamente correlati alla distanza percorsa. Una popolazione di neuroni iniziava con una frequenza di scarica elevata che diminuiva progressivamente man mano che il topo si muoveva. Un secondo gruppo, invece, esibiva una dinamica inversa, aumentando gradualmente la propria attività all'aumentare del tragitto coperto. Questi due tipi di attività incrementale insieme costruiscono un codice bifasico: un rapido cambiamento iniziale segnala l'inizio del movimento, seguito da una pendenza più lenta che funge da contatore della distanza percorsa.

La rilevanza di questo meccanismo è stata convalidata quando i ricercatori hanno utilizzato l'optogenetica per interferire con questi circuiti neurali. Tale manipolazione ha causato un evidente fallimento nella capacità dei topi di giudicare accuratamente le distanze. Una pubblicazione risalente alla fine del 2025 ha poi specificato le componenti cellulari coinvolte: gli interneuroni che esprimono somatostatina (SST) influenzano il primo gruppo di neuroni incrementali, mentre gli interneuroni che esprimono parvalbumina (PV) modulano il secondo gruppo.

Comprendere i meccanismi alla base della navigazione spaziale è di importanza fondamentale, dato che il declino della funzione di integrazione del percorso è spesso uno dei marcatori più precoci della malattia di Alzheimer. L'Istituto Max Planck della Florida, la prima e unica struttura della Società Max Planck in Nord America, continua a investigare la struttura e la funzione dei circuiti neurali. Gli sforzi futuri del team si concentreranno sull'analisi dettagliata della genesi di questi schemi incrementali, un passo che potrebbe offrire una spiegazione più completa di come l'esperienza momentanea si trasforma in memoria duratura.