Cancellare i ricordi traumatici? Dalla fantascienza alla realtà

Potrebbero i veterani di guerra, le vittime di stupro e altre persone che hanno visto  crimini orribili ricordare gli eventi traumatici in maniera indebolita? In un nuovo studio, gli scienziati dell’UCLA  (Università della California, Los Angeles) riportano una scoperta che potrebbe rendere la riduzione di tali ricordi una realtà.

I film di fantascienza hanno giocato molto sulle possibilità di agire sulla mente umana per togliere o inserire ricordi a piacimento, con tutti i dilemmi etici e morali che questo comporta. Ma se questa nuova ricerca dovesse avere un seguito, eliminare i ricordi traumatici potrebbe diventare realtà.

“Penso che un giorno saremo in grado di alterare i ricordi  nel nostro cervello per ridurre i trauma”, ha detto l’autore dello studio, David Glanzman, un professore di biologia integrativa e di fisiologia della neurobiologia dell’ UCLA.

Lo studio è comparsonel numero del 27 aprile del Journal of Neuroscience.

Glanzman, un neuroscienziato cellulare, e i suoi colleghi dicono di aver eliminato, o almeno notevolmente indebolito, la memoria a lungo termine sia nella lumaca marina Aplysia, sia nei neuroni in una capsula di Petri. I ricercatori dicono che stanno ottenendo importanti risultati nel campo della biologia delle cellule della memoria a lungo termine.

Hanno scoperto che la memoria a lungo termine della lumaca marina può essere cancellata inibendo l’attività di una proteina chinasi specifica  chiamata PKM (proteina chinasi M), un membro della classe nota come proteina chinasi C (PKC), che è associato con la memoria.

La ricerca ha importanti implicazioni potenziali per il trattamento del disturbo da stress post-traumatico, così come per la tossicodipendenza, in cui la memoria gioca un ruolo importante, e forse per il trattamento della malattia di Alzheimer e di altri disturbi della memoria a lungo termine.

“Quasi tutti i processi che sono coinvolti nella memoria della lumaca hanno anche dimostrato di essere coinvolti nella memoria del cervello dei mammiferi”, ha detto Glanzman, che ha aggiunto che il cervello umano è troppo complicato per studiarlo direttamente.

La PKM è rara perché, mentre la maggior parte delle proteine chinasi hanno sia un dominio catalitico, che è la parte della molecola che fa il suo lavoro, che un dominio normativo, simile a un interruttore on-off, che può essere utilizzato da altre vie di segnalazione per spegnere l’attività della chinasi: la PKM ha solo il dominio catalitico e non il dominio normativo.

“Questo significa che, una volta che PKM si forma, non c’è modo di disattivarla”, ha detto Glanzman, che è un membro dell’ UCLA’s Brain Research Institute. “Una volta attivata, l’attività continua e la PKM mantiene una memoria fino a quando non comincia a degradare”.

Glanzman ha deciso di studiare la PKM nella lumaca marina, che ha forme semplici di apprendimento e ha un semplice sistema nervoso, in modo da capire nei minimi dettagli come l’attività della PKM mantiene una memoria a lungo termine, un processo che non è ben compreso.

Glanzman e i suoi colleghi – i ricercatori Diancai Cai, autore principale dello studio, Kaycey Pearce e Shanping Chen, i quali lavorano nel suo laboratorio – hanno studiato un semplice tipo di memoria chiamata “sensibilizzazione”. Se le lumache di mare vengono attaccate da un predatore, l’attacco aumenta la loro sensibilità agli stimoli ambientali – una forma fondamentale di apprendimento che è necessaria per la sopravvivenza ed è molto robusta nel lumaca marina”, ha detto Glanzman.

“Il vantaggio di Aplysia”, ha detto, “è che sappiamo dove sono nel sistema nervoso  i neuroni che producono questo riflesso.”

Gli scienziati hanno rimosso i neuroni chiave dal sistema nervoso della lumaca e li hanno messi in una capsula di Petri, in modo da ricreare nel piatto i due neuroni “circuito” – un neurone sensoriale e un neurone motore – che produce il riflesso.

“Il punto è ridurre il problema in modo da poter studiare ad un livello biologico fondamentale  come la PKM mantenga la memoria a lungo termine”, ha detto Glanzman.

Gli scienziati sono riusciti a cancellare una memoria a lungo termine, sia nella stessa lumaca che nel circuito nel piatto. Sono i primi scienziati a dimostrare che la memoria a lungo termine può essere cancellata in una connessione tra due neuroni.

“Abbiamo scoperto che se si inibisce la PKM nella lumaca marina, si cancella la memoria di sensibilizzazione a lungo termine”, ha detto Glanzman. “Inoltre, siamo in grado di cancellare il cambiamento a lungo termine di una singola sinapsi che sta alla base della memoria a lungo termine della lumaca”.

Gli scienziati hanno somministrato scariche elettriche sulla coda della lumaca. A seguito di questa operazione, quando gli scienziati hanno delicatamente toccato il sifone della lumaca (un organo nella loro sezione centrale utilizzati nella respirazione), l’animale ha risposto con una contrazione riflessiva che è durata circa 50 secondi. Una settimana più tardi, quando gli scienziati hanno toccato il sifone, il riflesso durava ancora 30 secondi o più, invece del secondo o due che  il riflesso durava  normalmente senza l’ esperienza dello shock elettrico. Ciò costituiva la memoria a lungo termine.

Poi, una volta che la lumaca marina aveva formato la memoria a lungo termine, gli scienziati hanno iniettato un inibitore della PKM nel lumaca e 24 ore più tardi hanno toccato il sifone: la lumaca marina ha risposto come se non avesse mai ricevuto le scariche sulla coda, con una brevissima contrazione.

“La memoria a lungo termine è andata”, ha detto Glanzman.

Gli scienziati concordano sul fatto che l’apprendimento è dovuto ai cambiamenti nelle connessioni sinaptiche, alcuni delle quali si rafforzano e alcune delle quali si indeboliscono nel cervello. Questa nuova ricerca apre la porta allo studio di come i cambiamenti nelle connessioni sinaptiche siano mantenute e che ruolo giochi nella manutenzione della memoria la PKM. Glanzman e i suoi colleghi stanno ora conducendo analisi dettagliate.

Nel corso della memoria a lungo termine, nuove connessioni sinaptiche crescono tra il neurone sensitivo e il neurone motore. Se gli scienziati inibiscono la PKM,  quelle connessioni sinaptiche scompariranno?

“Lo stiamo studiando,” ha detto Glanzman. “Ora possiamo studiare la biologia delle cellule come la PKM che mantiene la memoria a lungo termine.  Ciò ha implicazioni per i disturbi psichiatrici che sono legati alla memoria. Il diisturbo da stress post-traumatico è una iper-induzione di una memoria a lungo termine che non andrà via “.

I ricordi specifici

C’è un modo per ridurre la memoria del ricordo traumatico?

“Questo è il primo passo per capirlo”, ha detto Glanzman. “Anche se lo sapessimo, ci sarà ancora bisogno di un modo per individuare il ricordo. Abbiamo catturato la memoria nel piatto, ma dobbiamo anche sapere in quale parte del cervello la memoria è”.

Crede che sarà possibile  stabilire un bersaglio e indebolire degli specifici ricordi traumatici?

“Sì”, ha detto Glanzman. “Non in un futuro immediato, ma credo che saremo in grado di andare nel cervello, identificare la posizione del ricordo di un’esperienza traumatica e cercare di smorzarlo. Possiamo farlo nella coltura, e non vi è alcuna differenza essenziale tra le sinapsi di coltura e le sinapsi nel cervello. Abbiamo catturato la memoria nel piatto. Ora dobbiamo trovare un modo per indirizzare i ricordi nel cervello umano. Una volta che si conosce il circuito neurale che contiene la memoria, allora c’è bisogno di un modo selettivo di inibire l’attività della PKM in quel circuito. ”

Le persone hanno diversi circuiti cerebrali – è una serie di neuroni e di sinapsi che uniscono i neuroni per le memorie diverse. Gli scienziati possono cercare di inibire la PKM in un circuito particolare. L’obiettivo sarebbe quello di trovare il circuito cerebrale che è prevalentemente associato a un ricordo traumatico e la PKM in quel circuito.

Amplificare anziché inibire l’attività della PKM potrebbe avere un effetto benefico per i pazienti con la malattia di Alzheimer? La malattia di Alzheimer sembra perturbare inizialmente la base sinaptica di apprendimento, ha detto Glanzman e la PKM potrebbe essere coinvolta in tale interruzione.

Proprio come gli scienziati stanno cercando di colpire e uccidere le cellule tumorali senza danneggiare le cellule sane, Glanzman intende studiare se sia possibile  indebolire solo alcune sinapsi associate a ricordi traumatici, pur lasciando intatte le altre memorie.

“Il cervello è l’organo più complicato del corpo”, ha detto, notando che il cervello ha molte migliaia di miliardi di sinapsi. “La ricerca è complessa, ma questa è la strada che stiamo percorrendo per capire come la memoria nel nostro cervello possa durare una vita, o almeno una parte. Ci vorrà un sacco di ricerca, ma penso che sarà possibile”.

I prossimi passi comprendono lo studio delle relazioni tra la PKM e le sinapsi e come la struttura delle  sinapsi si modifica quando la PKM è inibita.

“Questo ci dice come le memorie a lungo termine siano mantenute”, ha detto Glanzman. “Questo è il primo passo. Quanto più si sa su come la memoria a lungo termine è indotta nel cervello e come i nostri ricordi siano mantenuti nel cervello, più saremo in grado di trattare la perdita di memoria a lungo termine”.

Gli esperimenti sono molto difficili, e Glanzman ha lodato i co-autori Cai, Pearce e Chen come “incredibilmente abili”.

Per 28 anni, Glanzman ha studiato l’ apprendimento e la memoria nella lumaca marina, che è decisamente più grande della sua “controparte da giardino”, una  varietà con circa 20.000 neuroni nel suo sistema nervoso centrale: gli esseri umani ne hanno circa 1 trilione. Tuttavia, i processi cellulari e molecolari sembrano essere molto simili tra la lumaca marina e gli esseri umani.

“I meccanismi fondamentali di apprendimento e memoria sono identici, per quanto possiamo dire,” Ha detto Glanzman.

La lumaca marina elabora le informazioni sul suo ambiente ed è capace di imparare quando un ambiente è sicuro e quando non lo è, imparando a sfuggire ai predatori e a identificare gli alimenti. La lumaca marina è originaria della California e vive nelle acque al largo della costa.

Glanzman sta anche studiando l’apprendimento a livello sinaptico nel pesce zebra.

In precedenti ricerche, il team di Glanzman ha identificato un meccanismo cellulare nella Aplysia che svolge un ruolo importante nell’apprendimento e nella memoria. Una proteina denominata recettore NMDA (N-metil D-aspartato) aumenta la forza delle connessioni sinaptiche nel sistema nervoso e svolge un ruolo fondamentale nella memoria e in alcuni tipi di apprendimento nel cervello dei mammiferi . Glanzman ha dimostrato che il recettore NMDA svolge un ruolo fondamentale nell’apprendimento della lumaca marina del tutto inaspettato.