È stata creata una memoria artificiale di successo

Impariamo dalla nostra interazione personale con il mondo e i nostri ricordi di quelle esperienze aiutano a guidare i nostri comportamenti. Esperienza e memoria sono inesorabilmente collegate, o almeno sembravano essere prima di un recente rapporto sulla formazione di ricordi completamente artificiali. Usando animali da laboratorio, i ricercatori hanno decodificato una specifica memoria naturale mappando i circuiti cerebrali sottostanti alla sua formazione. Hanno quindi “addestrato” un altro animale stimolando le cellule cerebrali nel modello della memoria naturale. Così facendo ha creato una memoria artificiale che è stata mantenuta e richiamata in modo indistinguibile da uno naturale.

I ricordi sono essenziali per il senso di identità che emerge dalla narrazione dell’esperienza personale. Questo studio è notevole perché dimostra che manipolando circuiti specifici nel cervello, i ricordi possono essere separati da quella narrazione e formati in completa assenza di esperienza reale. Il lavoro mostra che i circuiti cerebrali che normalmente rispondono a esperienze specifiche possono essere stimolati artificialmente e collegati tra loro in una memoria artificiale. Quella memoria può essere suscitata dagli opportuni segnali sensoriali nell’ambiente reale. La ricerca fornisce una comprensione fondamentale di come i ricordi si formano nel cervello e fa parte di una fiorente scienza della manipolazione della memoria che include il trasferimento, il miglioramento protesico e la cancellazione della memoria. Questi sforzi potrebbero avere un enorme impatto su una vasta gamma di individui, da quelli alle prese con problemi di memoria a quelli duraturi ricordi traumatici, e hanno anche ampie implicazioni sociali ed etiche.

Nel recente studio, la memoria naturale è stata formata addestrando i topi ad associare un odore specifico (fiori di ciliegio) a uno shock del piede, che hanno imparato ad evitare passando una camera di prova rettangolare ad un’altra estremità che è stata infusa con un odore diverso (cumino). Il profumo di cumino proveniva da una sostanza chimica chiamata carvone, mentre il profumo di fiori di ciliegio proveniva da un’altra sostanza chimica, l’acetofenone. I ricercatori hanno scoperto che l’acetofenone attiva un tipo specifico di recettore su un tipo discreto di cellula nervosa sensoriale olfattiva.

Si sono poi rivolti a una tecnica sofisticata, l’optogenetica, per attivare quelle cellule nervose olfattive. Con optogenetics, le proteine sensibili alla luce sono usate per stimolare i neuroni specifici in risposta a luce consegnata al cervello attraverso le fibre ottiche chirurgicamente impiantate. Nei loro primi esperimenti, i ricercatori hanno utilizzato animali transgenici che producevano solo la proteina nei nervi olfattivi sensibili all’acetofenone. Accoppiando lo shock elettrico del piede con la stimolazione della luce optogenetica dei nervi olfattivi sensibili all’acetofenone, i ricercatori hanno insegnato agli animali ad associare lo shock all’attività di questi specifici nervi sensoriali sensibili all’acetofenone. Accoppiando lo shock elettrico del piede con la stimolazione della luce optogenetica dei nervi olfattivi sensibili all’acetofenone, i ricercatori hanno insegnato agli animali ad associare i due. Quando in seguito hanno testato i topi, hanno evitato l’odore dei fiori di ciliegio.

Questi primi passi hanno mostrato che gli animali non avevano bisogno di sperimentare effettivamente l’odore per ricordare una connessione tra quell’odore e uno shock nocivo del piede. Ma questo non era un ricordo completamente artificiale, perché lo shock era ancora abbastanza reale. Per costruire una memoria interamente artificiale, gli scienziati avevano bisogno di stimolare il cervello in modo tale da imitare l’attività nervosa causata dallo shock del piede.

Studi precedenti avevano dimostrato che le vie nervose specifiche che portano a una struttura nota come area tegmentale ventrale (VTA) erano importanti per la natura avversiva dello shock del piede. Per creare una memoria veramente artificiale, i ricercatori avevano bisogno di stimolare il VTA nello stesso modo in cui stimolavano i nervi sensoriali olfattivi, ma gli animali transgenici facevano solo le proteine sensibili alla luce in quei nervi. Per utilizzare la stimolazione optogenetica, hanno stimolato i nervi olfattivi negli stessi topi geneticamente modificati e hanno impiegato un virus per posizionare anche proteine sensibili alla luce nel VTA. Hanno stimolato i recettori olfattivi con la luce per simulare l’odore dei fiori di ciliegio, quindi stimolato il VTA per imitare lo shock del piede avversivo. Gli animali hanno ricordato la memoria artificiale, rispondendo a un odore che non avevano mai incontrato evitando uno shock che non avevano mai ricevuto.

Per lungo tempo, è stato un mistero come i ricordi si formano nel cervello—e quali cambiamenti fisici nel cervello accompagnano la loro formazione. In questo studio, la stimolazione elettrica di specifiche regioni cerebrali che hanno portato a una nuova memoria ha anche attivato altre regioni cerebrali note per essere coinvolte nella formazione della memoria, inclusa un’area chiamata amigdala basolaterale. Poiché le cellule nervose comunicano tra loro attraverso giunzioni chiamate sinapsi, è stato ipotizzato che i cambiamenti nell’attività sinaptica rappresentino la formazione di ricordi. Negli animali semplici, come la lumaca di mare Aplysia, i ricordi possono essere trasferiti da un individuo all’altro usando l’RNA estratto da colui che li ha vissuti. L’RNA contiene i codici per le proteine fatte nei nervi dell’animale associato alla memoria. I ricordi sono stati parzialmente trasferiti nei roditori utilizzando registrazioni dell’attività elettrica del centro di memoria di un animale addestrato (l’ippocampo) per stimolare modelli simili di attività nervosa in un animale ricevente. Questo processo è simile al nuovo rapporto descritto qui, in quanto la stimolazione dell’attività elettrica di specifici circuiti neurali viene utilizzata per suscitare una memoria. Nel caso del trasferimento della memoria, quel modello proveniva da animali addestrati, mentre nello studio optogenetics, il modello di attività elettrica associata alla memoria è stato costruito de novo all’interno del cervello del topo. Questo è il primo rapporto di una memoria completamente artificiale, e aiuta a stabilire una comprensione fondamentale di come i ricordi possono essere manipolati.

La ricerca sulla memoria e gli sforzi per manipolarla sono progrediti a un ritmo rapido. Una “protesi della memoria” progettata per migliorare la sua formazione e richiamo mediante stimolazione elettrica del centro della memoria nel cervello umano è stata sviluppata con il supporto della Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). Al contrario, la cancellazione della memoria usando ciò che è stato soprannominato il farmaco Eternal Sunshine (peptide inibitorio zeta, o ZIP)—dopo Eternal Sunshine of the Spotless Mind, un film di Hollywood con un tema mnemonico-è in fase di sviluppo per trattare i ricordi del dolore cronico.

Ci sono motivi legittimi alla base di questi sforzi. La memoria è stata chiamata ” lo scriba dell’anima”, ed è la fonte della propria storia personale. Alcune persone possono cercare di recuperare i ricordi persi o parzialmente persi. Altri, come quelli afflitti da disturbo da stress post-traumatico o dolore cronico, potrebbero cercare sollievo dai ricordi traumatici cercando di cancellarli.

I metodi utilizzati qui per creare ricordi artificiali non saranno impiegati negli esseri umani in qualunque momento presto: nessuno di noi è transgenico come gli animali utilizzati nell’esperimento, né è probabile che accettiamo più cavi in fibra ottica impiantati e iniezioni virali. Tuttavia, man mano che le tecnologie e le strategie si evolvono, la possibilità di manipolare i ricordi umani diventa sempre più reale. E il coinvolgimento di agenzie militari come DARPA rende invariabilmente sospette le motivazioni alla base di questi sforzi. Ci sono cose di cui tutti dobbiamo avere paura o che dobbiamo o non dobbiamo fare? Le possibilità distopiche sono ovvie.

La creazione di ricordi artificiali ci avvicina all’apprendimento di come si formano i ricordi e alla fine potrebbe aiutarci a capire e trattare malattie terribili come l’Alzheimer. I ricordi, tuttavia, sono al centro della nostra umanità e dobbiamo essere vigili che qualsiasi manipolazione venga affrontata eticamente.

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