La memoria ci rende umani. Sebbene anche altri animali imparino e ricordino, presumiamo che per loro non abbia la stessa carica emotiva e intellettuale della famosa madeleine di Marcel Proust. Ma, in fondo, questa esperienza mentale non è altro che la traduzione dei processi molecolari e della meccanica cellulare nei neuroni. Ora gli scienziati stanno scoprendo che i meccanismi di base della memoria operano anche in altri tipi di cellule. Una cellula renale potrebbe non ricordare “quella notte nella capanna del Turmo”, come cantavano i Celti Bassi, ma il suo modo di apprendere può aiutare a spiegare come funziona la memoria, perché si deteriora e come evitarlo.
2.300 anni fa Platone e Aristotele descrissero la memoria come incisa su una tavoletta di cera. Per secoli, i grandi pensatori hanno avuto difficoltà a capire come siamo in grado di apprendere e ricordare. Solo nel XIX secolo lo psicologo tedesco Hermann Ebbinghaus iniziò a dettagliare i suoi processi utilizzando il metodo sperimentale. Nel 1904 lo zoologo Richard Semon, anch’egli tedesco, definì l’engramma come il supporto fisico della memoria, una struttura neuronale, ma fu nella seconda metà del XX secolo che le moderne tecniche biologiche poterono iniziare a svelare i meccanismi molecolari alla base dove risiedono i nostri ricordi.
Uno dei fenomeni di memoria che Ebbinghaus descrisse nel 1885 è il cosiddetto effetto memoria spaziata: apprendiamo meglio se studiamo più volte separatamente in un periodo più lungo che tutti insieme in un breve periodo, sebbene la quantità totale di studio sia la stessa cosa. Stesso. È la classica differenza tra studiare regolarmente e abbuffarsi prima di un esame. Per quanto cerchiamo di illuderci facendoci credere che quest’ultima funzioni meglio per noi, non è così; Questo effetto è stato convalidato migliaia di volte.
Il rene impara
Non solo gli esseri umani funzionano in questo modo. Gli studi hanno confermato questo effetto in animali modello con un sistema nervoso semplice come le lumache di mare, ampiamente utilizzate nella ricerca sulla memoria, e persino in neuroni in coltura. In questo caso gli esperimenti hanno svelato alcuni meccanismi molecolari: vengono applicati impulsi di stimolazione ai neuroni e si osserva la risposta, l’attivazione di un gene che produce una proteina chiamata CREB, che a sua volta attiva altri geni coinvolti nella formazione di memoria. Per la stessa quantità totale di stimolo, i neuroni rispondono di più – imparano meglio – se gli impulsi vengono distanziati nel tempo invece che applicati tutti in una volta.
Ma secondo il neuroscienziato Nikolay Kukushkin della New York University, “nessuno ha mai visto questo effetto di memoria distanziata al di fuori del sistema nervoso”. Eppure, tutte le cellule del corpo hanno lo stesso genoma completo, compreso il gene CREB. Infatti, questa proteina è presente anche in altri tessuti con funzioni diverse, quindi Kukushkin e il suo team hanno deciso di esplorare se cellule diverse dai neuroni rispondessero allo stesso modo; Cioè, se imparassero meglio anche a intervalli che subito.
Per fare ciò, hanno utilizzato cellule renali modificate in modo che l’attivazione di CREB mediante stimoli chimici producesse un risultato visibile e misurabile, la produzione di una proteina luminosa il cui gene è ottenuto dalle lucciole. In questo modo Kukushkin e i suoi collaboratori hanno scoperto che le cellule renali imparano rispondendo alla regola dell’effetto di spaziatura: quattro impulsi di tre minuti, separati da 10 minuti, producono più luce 24 ore dopo rispetto a un singolo impulso di 12 minuti. Secondo Kukushkin, “la differenza tra i due modelli viene rilevata in modo simile a come lo fanno i neuroni”. Per il neuroscienziato, “le cellule non neurali sono molto più intelligenti di quanto pensiamo”, e questa capacità di apprendere meglio distanziando l’apprendimento “potrebbe essere una proprietà fondamentale di tutte le cellule”.
Le cellule si abituano
Il lavoro di Kukushkin e dei suoi collaboratori, pubblicato in Comunicazioni sulla naturamostra per la prima volta nelle cellule non neuronali un effetto caratteristico di memoria complessa che si supponeva fosse riservata al sistema nervoso. Ma si aggiunge a tutta una serie di scoperte che hanno rivelato che le singole cellule, sia negli esseri unicellulari che come parte di un organismo, non sono estranee all’esperienza precedente, ma piuttosto imparano da essa. In questo modo, la tua risposta futura a un certo stimolo non sarà la stessa della prima volta.
Un altro studio recente, condotto dall’Università di Harvard e dal Centro per la regolazione genomica di Barcellona (CRG), ha utilizzato modelli di simulazione computazionale per scoprire come le singole cellule immagazzinano la memoria di quelle esperienze passate per mostrare comportamenti di assuefazione, come quando ci abituiamo ad esse rumore o un odore. Secondo la direttrice dei lavori del CRG, Rosa Martínez-Corral, “questo potrebbe essere un tipo di memoria a livello cellulare, che consente alle cellule sia di reagire immediatamente sia di influenzare una risposta futura”.
Dato che i nostri ricordi risiedono anche in meccanismi molecolari e cellulari, i ricercatori valutano questi risultati come progressi verso “la comprensione di come funziona la memoria e potrebbero portare a modi migliori per migliorare l’apprendimento e trattare i problemi di memoria”, afferma Kukushkin. Ma in più, aggiunge, possono anche aiutare ad aggirare la resistenza ai trattamenti: le cellule tumorali imparano ad abituarsi alla chemioterapia, e il sistema immunitario si abitua alla presenza di cellule maligne e smette di rispondere contro di esse. La memoria non è solo nel cervello e gli studi su sistemi più semplici, conclude Martínez, “possono essere utili per affrontare molte altre domande fondamentali”.