Alzheimer e grid cells: nuove speranze dalla ricerca sul cervello

Il “GPS” cerebrale: le grid cells e la nostra percezione dello spazio

La nostra capacità di orientarci nel mondo, di sapere dove ci troviamo e come muoverci, dipende da un sofisticato sistema di navigazione interno al cervello, la cui comprensione ha rivoluzionato le neuroscienze cognitive, culminando nel conferimento del Premio Nobel per la Medicina nel 2014. Al centro di questo sistema ci sono le grid cells, neuroni specializzati individuati nella corteccia entorinale mediale, un’area cerebrale prossima all’ippocampo. Queste cellule, scoperte nel 2005, si attivano in posizioni specifiche all’interno di un ambiente, creando una vera e propria “griglia di coordinate virtuale” che mappa lo spazio circostante.

A differenza delle cosiddette “place cells”, che si attivano in un unico luogo specifico, le grid cells presentano molteplici campi di attivazione, disposti secondo una spaziatura regolare che suddivide l’ambiente in un mosaico di tasselli esagonali. Questa peculiare geometria esagonale è ciò che consente al cervello di effettuare calcoli precisi su distanze e direzioni. La rilevanza delle grid cells emerge attraverso caratteristiche uniche che le differenziano dalle altre categorie neurali implicate nella memoria spaziale. A differenza di quelle tradizionali che possono presentare aree limitate, i loro campi d’attivazione si estendono su tutto l’ambiente circostante. Queste strutture neuronali formano pattern esagonali e mantengono una distribuzione generalmente uniforme nel contesto spaziale: ciascun campo mantiene quindi una distanza costante rispetto agli altri sei cammini prossimi a esso. Inoltre, è fondamentale notare che i diversi campi d’attivazione si orientano reciprocamente ad angoli approssimativamente pari a 60 gradi. Non meno importante è il fatto che la grandezza degli stessi presenta variazioni significative; in particolare, per le cellule localizzate nella porzione ventrale della corteccia entorinale — lontane dal limite con quella posteriore — si riscontrano campi d’attivazione maggiormente estesi ed intervallati da spazi superiormente ampi. Grid cells, pur rimanendo saldamente collegate ai riferimenti esterni all’ambiente circostante, dimostrano tuttavia un’attività persistente anche in condizioni buie. Questo suggerisce la presenza di una mappa cognitiva elaborata sulla base del movimento spontaneo dell’individuo. Una teoria prominente propone un sofisticato meccanismo codificatore all’interno della corteccia entorinale il quale viene trasferito all’ippocampo e svolge un ruolo cruciale nell’associazione tra differenti ubicazioni ed eventi—un passaggio vitale per la costruzione delle memorie innovative. Nella corteccia entorinale, con particolare attenzione allo strato II, sono state scoperte cellule analoghe al modello a griglia che si attivano senza alcuna correlazione all’orientamento del capo dell’animale. Al contrario, negli strati più inferiori (III e V), le grid cells manifestano una notevole dipendenza dall’orientamento stesso: esse si attivano soltanto quando il soggetto è orientato verso un certo punto cardinale.

Ricerche recenti indicano come la versatilità della rete costituita dalle grid cells sia fondamentale per l’assimilazione delle nuove memorie all’interno di contesti mutevoli. In situazioni caratterizzate da variazioni nell’illuminazione ambientale, queste cellule hanno dimostrato un’evidente instabilità nei loro schemi d’attivazione; questo comportamento sottolinea non solo la loro capacità d’adattarsi ai differenti requisiti esterni, ma anche l’importanza nel percepire con efficienza le posizioni dentro scenari complessi. ^{[Nature Neuroscience]}.

“Le grid cells fungono da sistema di coordinate globale aggiornato tramite indizi di auto-movimento, essenziale per la navigazione.” ^{[Grid Cells Study]}

L’impatto dell’invecchiamento e le implicazioni per l’Alzheimer

Il perfetto funzionamento delle grid cells è cruciale per la nostra vita quotidiana, influenzando ogni movimento, dalla guida all’esplorazione di nuovi luoghi. Purtroppo, questo sistema di navigazione cerebrale è suscettibile al deterioramento con l’avanzare dell’età. Nuove ricerche, pubblicate a settembre 2025, hanno fatto luce sui meccanismi alla base di questo declino.

Uno studio condotto dal Kavli Institute for Systems Neuroscience ha monitorato topi di diverse età mentre navigavano in ambienti di realtà virtuale, con il compito di memorizzare la posizione di ricompense. I risultati hanno evidenziato una netta differenza: nei topi giovani, la griglia esagonale delle grid cells si è dimostrata stabile e precisa, con punteggi di stabilità superiori a 0.8, a conferma di una memoria spaziale affidabile.

Al contrario, nei topi anziani, la griglia ha mostrato instabilità, una perdita di precisione nello schema (decoerenza), con punteggi precipitati a circa 0. 3, paragonabili a una bussola impazzita. La scoperta più sorprendente è stata l’individuazione di un topo anziano definito “super-ager”, la cui memoria spaziale era rimasta intatta. L’analisi del suo cervello ha rivelato che le sue grid cells mantenevano una stabilità pari a quelle di un topo giovane. L’indagine genetica ha collegato la stabilità delle grid cells a 61 geni, con un candidato principale: Hapln4. Questo gene è noto per supportare le reti perineuronali, che agiscono come una sorta di impalcatura molecolare che avvolge i neuroni e ne rafforza le connessioni, garantendo la solidità dell’intero sistema.

Altre ricerche dimostrano che il declino della funzionalità delle grid cells negli anziani può fornire indizi sulla precoce compromissione cognitiva nell’Alzheimer. Infatti, il disorientamento spaziale è notoriamente uno dei primi sintomi di questa patologia degenerativa, e la corteccia entorinale è una delle prime aree cerebrali colpite dalle placche amiloidi.

Queste scoperte hanno significative implicazioni cliniche, in particolare per la malattia di Alzheimer, suggerendo che l’instabilità delle grid cells osservata nei topi anziani fornisce un modello prezioso per comprendere i primi cambiamenti cerebrali associati alla demenza. Ciò apre la strada allo sviluppo di test diagnostici innovativi basati sulla realtà virtuale, in grado di misurare la stabilità dei modelli cognitivi dello spazio e identificare precocemente il rischio di Alzheimer.

Memoria traumatica e neurobiologia: un legame complesso

Gli eventi traumatici hanno un impatto profondo sul funzionamento emotivo, comportamentale, cognitivo, sociale e fisico degli individui. L’esposizione a un evento percepito come potenzialmente pericoloso per la propria vita o per quella altrui, o in grado di causare gravi lesioni fisiche, può innescare un intenso senso di paura, orrore e impotenza, che a sua volta può portare allo sviluppo del Disturbo da Stress Post-Traumatico (PTSD).

La neurobiologia del PTSD è multifattoriale e coinvolge l’interazione tra stimolazione ambientale negativa, risposte/reazioni e l’insorgenza della patologia, con un’interazione complessa tra sistema neuroendocrino, neurotrasmettitori e circuiti cerebrali. Recenti studi hanno evidenziato che le grid cells possono essere influenzate dalla memoria spaziale dei traumi.

Studi recenti sull’associazione tra memoria di lavoro (WM) e PTSD mostrano che i deficit nella memoria spaziale visuo-spaziale sono significativamente associati ai sintomi di rivivere eventi traumatici, suggerendo che un’alterazione nel sistema delle grid cells potrebbe contribuire alla difficoltà di “posizionare” correttamente gli eventi traumatici nel contesto spaziale e temporale, creando una sorta di disorganizzazione dei ricordi traumatici che riemergono come flashback.

“I deficit di memoria visuo-spaziale possono contribuire a sintomi di rivivere esperienze traumatiche nel PTSD.” ^{[Journal of Traumatic Stress]}

Grid Cells e memoria traumatica: prospettive di ricerca e terapeutiche

Data l’importanza delle grid cells nella mappatura della memoria spaziale, emerge una domanda intrigante: esiste un legame tra il funzionamento di queste cellule e la memoria traumatica? Se le grid cells forniscono la “metrica spaziale” su cui operano le place cells e su cui ancoriamo i nostri ricordi, un’alterazione nella loro stabilità o precisione potrebbe influire sulla capacità del cervello di “posizionare” correttamente gli eventi traumatici nel contesto spaziale e temporale.

Se le grid cells sono essenziali per la pianificazione dei movimenti futuri e il cervello simula attivamente lo spazio e i percorsi, un’alterazione di questo sistema predittivo potrebbe spiegare la difficoltà che molti individui con traumi hanno nel “re-orientarsi” in situazioni di pericolo o nel proiettarsi in un futuro sicuro.

Recenti ricerche suggeriscono che gli interventi con tecniche di realtà virtuale possono riattivare e rielaborare i ricordi traumatici in un ambiente sicuro e controllato, stimolando la plasticità neuronale e favorendo il ripristino della corretta funzionalità delle grid cells. La ricerca promette di unire la comprensione profonda dei meccanismi neuronali con applicazioni pratiche per migliorare la salute mentale e il benessere di chi ha subito traumi.

Oltre la bussola: la risonanza del trauma nella nostra mente

La psicologia cognitiva e comportamentale ci insegna che la memoria non è un semplice magazzino di fatti, ma un processo dinamico e complesso, influenzato da emozioni e contesti. Dopo un’esperienza traumatica, si altera la risposta del sistema nervoso. Tecniche innovative come l’EMDR (Eye Movement Desensitization and Reprocessing) dimostrano che le grid cells possono influenzare la rielaborazione delle memorie traumatiche. Studi recenti supportano l’idea che le grid cells possano avere un ruolo nel riorientare e nella stabilizzazione della memoria dopo esperienze traumatiche.

Questo studio mette in luce l’importanza di considerare non solo le dinamiche delle memorie traumatiche ma anche come il cervello utilizza le sue mappe cognitive per tendere verso un equilibrio e una coerenza emotiva. Il sistema di navigazione cerebrale assume quindi un ruolo cruciale non solo nella pianificazione dei movimenti ma anche nella memorizzazione delle esperienze emotive.