Amnesia anterograda

Fonte: Laboratori di Jonas T. Kaplan e Sarah I. Gimbel—University of Southern California

L'amnesia anterograda è la perdita della capacità di formare nuovi ricordi. Questo può essere distinto dall'amnesia retrograda, che è la perdita di vecchi ricordi. L'amnesia anterograda può derivare da danni alle strutture del cervello che sono coinvolte nella formazione di nuovi ricordi. I pazienti che hanno danni alle strutture del lobo temporale mediale, tra cui l'ippocampo, l'amigdala e le cortecce circostanti, spesso hanno gravi deficit nella formazione di alcuni tipi di ricordi. Questi casi possono essere informativi su come la memoria è organizzata nel cervello e su come diversi sistemi supportano diversi tipi di ricordi.

In questo video, testeremo un paziente con danno al lobo temporale mediale su una serie di attività di memoria progettate per distinguere tra diverse forme di memoria. In primo luogo, testeremo la memoria a breve termine o di lavoro, che è il processo che utilizziamo per tenere temporaneamente a mente le informazioni. Successivamente, testeremo due diverse forme di memoria a lungo termine: memoria esplicita e implicita. I ricordi espliciti sono coscienti e facili da verbalizzare. Ad esempio, i ricordi di fatti o episodi della nostra vita sono ricordi espliciti. Possiamo facilmente dire a qualcuno cosa abbiamo mangiato a colazione, o quale città è la capitale della Francia. La memoria implicita implica la conoscenza che acquisiamo dall'esperienza, ma che non è facilmente esprimibile. Ad esempio, saper fare le cose, o abituarsi a uno stimolo sono forme di memoria implicita.

Queste procedure si basano in parte su studi del famoso paziente Henry Molaison, noto anche con le sue iniziali H.M., che aveva una grave amnesia anterograda a seguito di un intervento chirurgico per epilessia intrattabile in cui parti di entrambi i lobi temporali sono state resecate. ¹ Eseguiremo un test di digit span, che misura la memoria a breve termine, un test di apprendimento associato accoppiato, che misura la memoria esplicita o dichiarativa, e mirror-drawing, un test di apprendimento implicito delle abilità. ²

1. Reclutare partecipanti.

1. Reclutare un paziente con danno al lobo temporale mediale.
   1. Ci sono diverse cause di danno del lobo temporale mediale, che vanno dalla chirurgia alle malattie virali e ad altre condizioni degenerative. In questo studio testeremo un paziente simile a Henry Molaison a cui sono state rimosse parti dell'ippocampo e del lobo temporale circostante come parte di un trattamento chirurgico per l'epilessia.
   2. Per essere in grado di trarre conclusioni sulle strutture cerebrali coinvolte in varie forme di memoria, eseguire neuroimaging per identificare e descrivere l'estensione delle strutture danneggiate.
2. Recluta 15 soggetti di controllo di pari età con cervello sano e nessuna storia di malattie neurologiche.
3. Ottenere il consenso informato dei partecipanti.

2. Prova la memoria a breve termine: Digit Span.³

1. Fornire istruzioni al partecipante.
   1. Istruisci il partecipante che quando sente una serie di cifre, deve cercare di ricordarle e parlarle allo sperimentatore, in ordine, non appena lo sperimentatore ha finito di elencare le cifre.
2. Eseguire il test dello span delle cifre in avanti.
   1. Pronuncia un elenco di cifre al paziente, ad una velocità di circa 1/s. Le cifre vengono estratte da un elenco di cifre casuali.
   2. Inizia con una sequenza di quattro cifre. Eseguire tre prove di quattro cifre. Se il partecipante ripete correttamente una delle tre sequenze di quattro cifre senza errori, nell'ordine corretto, passare a sequenze a cinque cifre.
   3. Ogni volta che il partecipante ripete correttamente una delle serie, aumentare la lunghezza della sequenza di cifre. Se il partecipante non ripete correttamente nessuna delle tre serie, il test viene eseguito; registrare la lunghezza massima della sequenza che il partecipante è stato in grado di ripetere correttamente.
3. Eseguire il reverse digit span test.
   1. La procedura è esattamente la stessa del Forward Digit Span, tranne per il fatto che al partecipante viene chiesto di ripetere i numeri nell'ordine inverso. Ad esempio, se lo sperimentatore parla 5, 6, 1, 4, la risposta corretta è 4, 1, 6, 5.
   2. Trova la lunghezza massima della sequenza che il partecipante è in grado di ripetere utilizzando la stessa procedura di cui sopra.

3. Testare la memoria esplicita: apprendimento verbale accoppiato-associato. ⁴

1. Fornire istruzioni al partecipante.
   1. Dì al partecipante che in questo test sentirà una serie di coppie di parole e che dovrebbe cercare di ricordare le parole che vanno insieme. Dì al partecipante che dopo aver ascoltato tutte le coppie di parole, gli verrà data una parola e ci si aspetterà che venga fuori la sua coppia. Fai un esempio al partecipante: "Ad esempio, potresti sentire le parole elephant-desk. Più tardi, quando dico elefante,mi aspetto che tu risponda alla scrivania".
2. Presentare la fase di studio.
   1. Leggi le 15 coppie di parole al partecipante, una alla volta. Le 15 coppie di parole sono tratte dalla lista in Uttl et al., 2002. ⁴ Leggere una coppia di parole ogni 5 s circa.
3. Presentare la fase di test.
   1. Al termine della fase di studio, attendere tre minuti. Quindi leggere la prima parola di ciascuna delle coppie di parole e chiedere al partecipante di generare la parola accoppiata dall'elenco originale. Se il partecipante non risponde in 10 s, o indica che lui o lei non lo sa, quella prova è considerata errata.

4. Testare la memoria implicita: Mirror Drawing. ⁵

1. Fornire istruzioni al partecipante.
   1. Dì al partecipante che devono tracciare intorno al contorno della figura stellare a cinque punte sul pezzo di carta di fronte a loro, rimanendo il più possibile all'interno delle linee. Spiega che non saranno in grado di vedere direttamente la loro mano; la loro mano sarà vista solo attraverso un riflesso speculare.
2. Eseguire il test Mirror Drawing.
   1. Posizionare la mano del partecipante nell'apparecchio da disegno a specchio (Figura 1). Questo apparecchio consente al partecipante di vedere la propria mano solo attraverso la riflessione dello specchio.
   2. Chiedi al partecipante di tracciare la forma della stella dalla freccia iniziale tutt'intorno.
   3. Una volta che il partecipante completa un disegno, attendi 5 minuti e ricomincia con un disegno a stella fresca.
   4. Completare 10 prove dell'attività di disegno a specchio.

Figura 1: L'apparato di disegno a specchio. Questo apparecchio consente al partecipante di vedere la propria mano solo attraverso il riflesso dello specchio. L'obiettivo è quello di tracciare all'interno le doppie linee della forma a stella senza toccare le linee. Questo è un compito difficile perché il feedback visivo dallo specchio è in conflitto con il feedback sensoriale e motorio della mano.

Nel Digit Span Test, il paziente ha ripetuto con successo una sequenza di sei cifre in ordine in avanti e cinque cifre in ordine inverso. Questo livello di prestazioni mostra un certo grado di memoria a breve termine intatta; le prestazioni medie su questa attività per i controlli sani sono state sette in avanti, sei in retromarcia (Figura 2A). Nel test verbale accoppiato-associato, il paziente non è stato in grado di ricordare una singola coppia di parole. Ciò dimostra un grave deficit nella formazione di memorie esplicite a lungo termine (Figura 2B). Nell'attività Mirror Drawing, il paziente amnesico mostra meno errori con la pratica, evidenziando la capacità di apprendere un compito motorio (Figura 2C).

Figura 2: Prestazioni in tre test di memoria. Il paziente ha mostrato prestazioni relativamente intatte nel Digit Span Test, ma è stato gravemente compromesso nel compito verbale di apprendimento associato. Le prestazioni sul compito di apprendimento motorio hanno mostrato miglioramenti nel tempo.

Questi risultati dimostrano due importanti dissociazioni. Il primo è una dissociazione tra la memoria a breve termine, che richiede prove attive per mantenere, e la memoria a lungo termine, il processo che ci consente di trattenere le informazioni senza bisogno di prove continue. I pazienti con danno al lobo temporale mediale generalmente non hanno grandi difficoltà con la memoria a breve termine, come dimostrato da un intervallo di cifre intatto. Tuttavia, dopo alcuni secondi, se le informazioni non vengono provate, non vengono mantenute. Ciò è dimostrato dalla completa incapacità di mantenere le associazioni di parole accoppiate nel nostro paziente. La seconda dissociazione è tra memoria esplicita e implicita. Mentre questo paziente non riesce a ricordare le parole viste di recente, il test Mirror Drawing mostra che sono in grado di apprendere un'abilità motoria, un tipo di apprendimento che non dipende dalle strutture del lobo temporale mediale.

Casi come questi sono stati incredibilmente importanti nella storia delle neuroscienze cognitive per l'apprendimento delle associazioni tra strutture cerebrali e funzione. Mentre questo video ha dimostrato un effetto generale del danno del lobo temporale mediale sulla funzione della memoria, è importante notare che una comprensione più profonda richiede un esame della relazione tra le specifiche di quali strutture sono state danneggiate e le prestazioni della memoria. Nel caso di Henry Molaison, ci vollero molti anni prima che la tecnologia dell'imaging cerebrale consentisse una chiara comprensione della natura della sua lesione. Dopo la sua morte nel 2008, un esame post-mortem ha permesso una ricostruzione precisa della lesione, dimostrando che oltre a gran parte dell'ippocampo, c'era anche un danno alla corteccia circostante e fibre di sostanza bianca che trasportano segnali dentro e fuori l'ippocampo. ⁶

La perdita di memoria è una componente consequenziale di molte forme di malattia neurale; oltre a derivare da danni cerebrali focali, i disturbi della memoria possono derivare da malattie degenerative come il morbo di Alzheimer e la demenza fronto-temporale. Queste condizioni in genere influenzano i ricordi espliciti a lungo termine. In alternativa, l'apprendimento motorio, come il tipo testato qui, può essere influenzato in condizioni che colpiscono i gangli della base come il morbo di Parkinson. Data l'importanza della memoria nelle nostre vite, comprendere i sistemi neurali che sono alla base delle diverse forme di memoria e come la memoria è parcellata in diversi processi può anche portare a tecniche per migliorare le prestazioni della memoria.

1. Scoville, W.B. & Milner, B. Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions. J Neurol Neurosurg Psychiatry 20, 11-21 (1957).
2. Milner, B., Corkin, S. & Teuber, H.L. Further Analysis of Hippocampal Amnesic Syndrome - 14-Year Follow-up Study of Hm. Neuropsychologia 6, 215-& (1968).
3. Drachman, D.A. & Arbit, J. Memory and the hippocampal complex. II. Is memory a multiple process? Arch Neurol 15, 52-61 (1966).
4. Uttl, B., Graf, P. & Richter, L.K. Verbal Paired Associates tests limits on validity and reliability. Arch Clin Neuropsychol 17, 567-581 (2002).
5. Milner, B. Memory and the medial temporal regions of the brain. in Biology of Memory (eds. Pribram, K.H. & Broadbent, D.E.) 29-50 (Academic Press, New York, 1970).
6. Annese, J., et al. Postmortem examination of patient H.M.'s brain based on histological sectioning and digital 3D reconstruction. Nat Commun 5, 3122 (2014).