Temporal instability weakens entorhinal grid-like coding in older adults

Man mano che invecchiamo, la capacità di ricordare dove abbiamo appoggiato le chiavi o di orientarci in un quartiere familiare spesso diventa meno affidabile. Questo declino della memoria spaziale e della navigazione è una parte comune dell'invecchiamento, ma non accade a tutti allo stesso modo. Alcuni anziani rimangono altrettanto acuti e orientati come lo erano in gioventù, mentre altri faticano significativamente. Gli scienziati sospettano da tempo che una specifica parte del cervello, situata in profondità nel lobo temporale, svolga un ruolo centrale in queste capacità. Questa regione contiene cellule specializzate che agiscono come un GPS interno, attivandosi in un modello ripetitivo a sei lati mentre ci muoviamo nello spazio. Nel cervello, questo schema crea una mappa mentale che ci aiuta a sapere dove siamo e come arrivare dove vogliamo andare. Quando questo sistema funziona bene, ci sentiamo radicati; quando vacilla, potremmo sentirci smarriti.

Per anni, i ricercatori hanno creduto che il declino di queste capacità di navigazione fosse semplicemente dovuto al fatto che la mappa mentale del cervello stesse svanendo o scomparendo interamente con l'età. Tuttavia, un nuovo studio suggerisce che il problema potrebbe essere più sottile. Invece di far svanire la mappa, potrebbe essere che la mappa stia diventando instabile, oscillando o vacillando nel tempo. Questa instabilità potrebbe rendere difficile per il cervello utilizzare quella mappa in modo costante, anche se la mappa stessa è ancora presente. Osservando attentamente come si comportano questi segnali cerebrali negli anziani, gli scienziati hanno scoperto una ragione chiave per cui alcune persone mantengono le loro abilità spaziali mentre altre no, indicando un tipo specifico di affidabilità nel modo in cui il cervello conserva il proprio senso dell'orientamento.

Per indagare su questo, un team di ricercatori del Centro Tedesco per le Malattie Neurodegenerative di Magdeburgo ha studiato 85 adulti sani, con un'età media di 75 anni. Hanno chiesto ai partecipanti di eseguire un compito all'interno di uno scanner MRI, una macchina che scatta immagini dettagliate dell'attività cerebrale. I partecipanti non muovevano il corpo; invece, guardavano un video di una persona che camminava attraverso una stanza virtuale quadrata. Mentre si muovevano, dovevano ricordare la posizione di cinque diversi oggetti posti intorno alla stanza. Dopo la passeggiata, venivano testati sulla capacità di ricordare dove si trovavano quegli oggetti. I ricercatori hanno ripetuto questo processo due volte, con gli oggetti posizionati in punti diversi ogni volta, per vedere come il cervello rispondesse allo stesso ambiente in occasioni diverse.

Gli scienziati erano particolarmente interessati a un segnale specifico nella corteccia entorinale posteriore-mediale, una piccola area del cervello nota per ospitare le cellule a griglia che formano la nostra mappa interna. In un cervello sano e funzionante, quest'area si illumina in un modello prevedibile a sei lati mentre una persona si muove in diverse direzioni. I ricercatori hanno misurato quanto fosse forte questo segnale in ogni partecipante. Come previsto, hanno scoperto che la forza di questo segnale variava ampiamente tra gli anziani. Alcuni mostravano un modello chiaro e forte simile a quello dei giovani, mentre altri mostravano un segnale molto debole o quasi inesistente. Sorprendentemente, i ricercatori hanno scoperto che l'età di una persona da sola non spiegava queste differenze. Un novantenne poteva avere un segnale forte, mentre un sessantacinquenne poteva averne uno debole, suggerendo che qualcos'altro oltre il semplice invecchiamento fosse in gioco.

Il team si è poi chiesto se il problema fosse che la mappa del cervello fosse semplicemente mancante, o se fosse presente ma instabile. Per scoprirlo, hanno osservato quanto fosse costante l'attività cerebrale da una sessione all'altra. Hanno misurato se il cervello producesse lo stesso modello di attività per la stessa direzione di movimento ogni volta. Hanno scoperto che la forza del segnale della griglia era strettamente legata a questa stabilità. Nella parte sinistra della corteccia entorinale, i partecipanti i cui cervelli producevano un modello di attività costante e stabile attraverso le due sessioni avevano anche i segnali di griglia più forti. Coloro i cui attività cerebrali deviavano o cambiavano tra le sessioni avevano segnali più deboli. Questa scoperta suggerisce che il problema non sia necessariamente che il cervello abbia perso la capacità di creare una mappa, ma che stia faticando a mantenere tale mappa ferma e affidabile nel tempo.

I ricercatori hanno anche esaminato se questa stabilità fosse importante per la memoria del mondo reale. Hanno scoperto che gli anziani con modelli cerebrali più stabili nella corteccia entorinale sinistra erano più bravi a ricordare dove si trovavano gli oggetti nella stanza virtuale. Questa connessione era specifica per la stabilità del modello; la pura forza del segnale in sé non prediceva le prestazioni della memoria in modo così chiaro quanto la costanza. Ciò implica che avere un punto di riferimento affidabile e immutabile nel cervello è crucialo per ricordare dove si trovano le cose, specialmente quando dobbiamo recuperare tali informazioni in seguito.

Per capire perché alcuni cervelli fossero più stabili di altri, il team ha esaminato la struttura fisica del tessuto cerebrale in queste regioni. Hanno osservato il volume del tessuto, la quantità di mielina (un rivestimento grasso che aiuta i segnali a viaggiare) e l'integrità della struttura microscopica. Non hanno trovato alcun legame chiaro tra queste caratteristiche fisiche e la stabilità del segnale della griglia. Una persona con una struttura cerebrale dall'aspetto perfettamente sano poteva comunque avere una mappa instabile, mentre un'altra con lievi cambiamenti strutturali poteva avere una mappa molto stabile. Ciò ha escluso l'idea che il semplice logorio fisico fosse la causa diretta dell'instabilità.

Il team ha poi tracciato la fonte di questa instabilità ancora più indietro nella rete cerebrale. La corteccia entorinale riceve informazioni sulla direzione da altre aree, tra cui la corteccia retrospleniale, una regione vicino alla parte posteriore del cervello che ci aiuta a orientarci rispetto al nostro ambiente. I ricercatori hanno misurato quanto fossero stabili i segnali di orientamento in quest'area retrospleniale. Hanno scoperto che quando la corteccia retrospleniale forniva un senso di direzione costante e affidabile, la corteccia entorinale era in grado di mantenere meglio il suo modello a griglia stabile. Infatti, la stabilità dei segnali della corteccia retrospleniale sembrava influenzare indirettamente le prestazioni della memoria dei partecipanti, aiutando a mantenere stabile la griglia entorinale. Ciò suggerisce una catena di eventi in cui un senso di direzione affidabile proveniente dalla parte posteriore del cervello aiuta ad ancorare la mappa interna nel mezzo del cervello, impedendole di deviare.

Queste scoperte offrono un nuovo modo di pensare al motivo per cui la memoria spaziale declina in alcuni anziani ma non in altri. Sembra che il GPS interno del cervello non scompaia necessariamente con l'età. Inve al fine, il sistema può diventare meno affidabile, con la mappa che si sposta o oscilla leggermente ogni volta che proviamo a usarla. Questa instabilità sembra derivare dalla qualità delle informazioni direzionali che entrano nel sistema. Se il cervello non riesce a mantenere un senso costante di verso dove sta guardando, la mappa interna diventa incerta, rendendo più difficile ricordare le posizioni o navigare efficacemente. Lo studio evidenzia che la chiave per mantenere le abilità spaziali in età avanzata potrebbe non essere preservare la mappa in sé, ma garantire che il cervello abbia un punto di riferimento stabile per mantenere tale mappa allineata con il mondo.