Rappresentazione delle Informazioni Spaziotemporali nella Memoria Episodica Umana e nella Navigazione

I modelli contemporanei di navigazione spaziale e memoria episodica (memoria degli eventi) postulano che i loro calcoli sottostanti emergano principalmente da meccanismi neurali condivisi all'interno dei lobi temporali mediali.
Come parte delle ultime due tornate di finanziamento per questo rinnovo competitivo, i ricercatori hanno iniziato a delineare importanti differenze cognitive e neurali tra navigazione e memoria episodica.
Il nuovo quadro emergente sostiene la navigazione come un'abilità cognitivo-motoria guidata dai sensi che coinvolge l'estrazione di regolarità spaziali, e la memoria episodica come principalmente guidata internamente e coinvolgente segnaposti ordinali.
I ricercatori ipotizzano che la navigazione e la memoria episodica coinvolgano quindi regioni cerebrali e reti macroscopiche parzialmente distinte, sebbene dove e come queste differenze emergono nel cervello rimanga un'area di esplorazione attiva.
Qui, i ricercatori testano aspetti innovativi di questo quadro teorico: come la conoscenza preesistente influisce in modo differenziale sull'acquisizione di nuovi ricordi episodici rispetto alle rappresentazioni legate alla navigazione sia su intervalli più lunghi (giorni e settimane; Obiettivo 1) che più brevi (ore; Obiettivo 2).
In tutto, i ricercatori propongono modelli alternativi significativi, inclusa l'idea che la connettività con l'ippocampo e la neocorteccia, e le reti macroscopiche corticali al di fuori dell'ippocampo, svolgano ruoli critici e unici nella memoria episodica rispetto alla navigazione.
Nell'Obiettivo 1, utilizzando la risonanza magnetica funzionale ad alta risoluzione, i ricercatori propongono di impiegare tre diversi esperimenti per confrontare come gli schemi (conoscenza spaziale preesistente) e gli script (conoscenza temporale preesistente) interagiscono in modo differenziale con l'apprendimento nuovo nel contesto della memoria episodica e della navigazione.
Insieme, i risultati di questi esperimenti forniranno una comprensione meccanicistica di come gli esseri umani organizzano i ricordi episodici e la conoscenza rilevante per la navigazione su intervalli più lunghi, che potrebbe essere significativa per la riabilitazione cognitiva.
Nell'Obiettivo 2, i ricercatori si concentrano su come la memoria episodica interagisce con la navigazione e la conoscenza preesistente su intervalli più brevi (ore) studiando la simulazione mentale prima e dopo la navigazione.
La simulazione mentale coinvolge il ricordare attivamente o pianificare esperienze e ha collegamenti diretti con i processi cognitivi centrali per la memoria episodica, in particolare nei nostri tre diversi esperimenti proposti.
Qui, il team del ricercatore principale impiegherà EEG intracranico risolto nel tempo in collaborazione con il Dr. Brad Lega dell'Università del Texas Southwestern per identificare meglio il contenuto mnemonico sia della navigazione che della simulazione mentale, inclusa una manipolazione causale che coinvolge l'antagonista muscarinico dell'acetilcolina scopolamina e registrazioni di singole cellule.
Insieme, gli esperimenti nell'Obiettivo 2 forniranno nuove intuizioni sulle basi meccanicistiche della memoria episodica e delle rappresentazioni legate alla navigazione.
Tali meccanismi potrebbero essere utili nello sviluppo di protocolli di neurostimolazione o farmacologici (ad esempio, che coinvolgono l'acetilcolina) che potrebbero essere utilizzati per rafforzare la memoria compromessa o la funzione di navigazione dopo ictus, danni da crisi epilettiche o altre lesioni cerebrali che influenzano la funzione ippocampale.