Una memoria da elefante

Articolo di Arianna Marturano

La memoria è quel processo tramite cui la conoscenza acquisita durante l’apprendimento viene:

• codificata (le informazioni che arrivano vengono “catalogate” per tipo ed intensità)
• consolidata (le informazioni utili vengono rese stabili)
• archiviata (le informazioni consolidate vengono conservate)
• richiamata da specifici sistemi cerebrali

La memoria ha un ruolo fondamentale per la sopravvivenza, come si può osservare in moltissime specie animali, ad esempio negli elefanti. Si può infatti ipotizzare che si usi il termine “memoria da elefante” in quanto questi grandi mammiferi possiedono il cervello più grande in assoluto tra gli animali terrestri: fino a 6,5 kg negli elefanti della savana africana (Bates et al., 2008), mentre negli uomini arriva ad un massimo di 1,5 Kg. Le alte funzionalità cognitive di questo mammifero si riconoscono soprattutto nell’ambito sociale (Bates et al., 2008).

La società di questi mammiferi è di tipo matriarcale, basata sulle relazioni tra le femmine, le cui fluttuazioni dei cicli sessuali influenzano il comportamento dei maschi, i quali passano da un gruppo ad un altro, alla ricerca di femmine disponibili ad accoppiarsi. La matriarca è la femmina più anziana che mette la sua esperienza a disposizione del nucleo familiare, ovvero la matrilinea. 

Cosa determina l’anzianità? 

E’ stato visto che negli elefanti asiatici che la fertilità diminuisce dopo i 50 anni, anche se molte femmine continuano a riprodursi fino a 65 anni (Lahdenperä et al., 2014). La loro figura all’interno della matrilinea si trasforma, ma il fine ultimo rimane sempre quello di favorire la persistenza dei propri geni nel tempo: dal ruolo riproduttivo passano infatti al ruolo di leader del gruppo. Il fatto di non mettere al mondo figli non determina un’emarginazione dell’anziana, anzi, essa acquista un ruolo di vitale importanza. Le nonne elefantesse aumentano la loro fitness, aumentando il tasso riproduttivo di figli e nipoti (Lahdenperä et al., 2016); questo perché, con le loro conoscenze, portano un vantaggio alla matrilinea, quindi ai propri geni, aumentandone la probabilità di trasmissione di madre in figlia, grazie all’insegnamento e all’applicazione delle conoscenze apprese con l’esperienza.  

La matriarca è l’individuo femminile che ha vissuto più di tutti i membri del gruppo: ricorda bene dove procurarsi il cibo, guida la matrilinea negli spostamenti e aiuta ad individuare i pericoli. Lo studio del 2001, condotto da Karen McComb e colleghi sugli elefanti Africani liberi nel National Park di Amboseli (Kenya), ha permesso di effettuare test di percezione e di memoria. Sono state studiate le relazioni tra le femmine adulte di differenti matrilinee, basandosi sui ricordi uditivi degli elefanti, ed è stato scoperto che le femmine riescono a ricordare i richiami dei membri del nucleo familiare e dei gruppi consanguinei, discriminandoli da quelli emessi da esemplari non imparentati. Questo indica come le femmine adulte siano in grado di ricordare una quantità considerevole di richiami di altre femmine e ciò porta alla creazione di una complessa rete sociale. Uno stimolo, in questo caso quello uditivo, fa da interruttore per il richiamo del ricordo ad esso associato.

Ogni ricordo infatti ha una sua traccia biologica di memoria, che corrisponde ad uno specifico circuito, il quale viene consolidato (se vuoi saperne di più sul consolidamento della memoria durante il sonno, clicca qui), e riattivato nel caso in cui venga richiamato alla mente in modo volontario (quando siamo noi a rievocare il ricordo) o meno (quando uno stimolo fa riattivare un ricordo casuale ad esso associato). Diversi studi hanno fornito informazioni riguardo le reti cerebrali che guidano il consolidamento della memoria: sono state caratterizzate dal punto di vista biochimico e fisiologico delle cellule dell’engramma della memoria, valutando anche i circuiti in cui operano (Tonegawa et al., 2018). L’engramma è il substrato biologico della traccia di memoria, la firma neurale del ricordo. Il richiamo avviene attraverso degli stimoli che funzionano da interruttori e  “accendono” l’ippocampo, in grado così di recuperare la traccia di memoria relativa al ricordo. L’ippocampo svolge il ruolo di direttore di un’ampia orchestra: l’orchestra della memoria. Esso ha la capacità di far suonare insieme gli strumenti (odori, suoni, sapori, colori, emozioni, sensazioni…) che danno vita ad una sinfonia (il ricordo). 

Gli scienziati (McComb et al. 2001) hanno scoperto che la rimozione dal gruppo degli individui più anziani ed esperti (spesso ad opera dei bracconieri, in quanto sono gli esemplari di più grande dimensione) potrebbe avere gravi conseguenze. Questo discorso vale anche per altri animali organizzati in società complesse, come ad esempio le balene o le orche. Inoltre, è stato visto che le matrilinee che hanno le matriarche più sagge e con una buona memoria hanno una prole molto più elevata. Quindi memoria è sinonimo sopravvivenza. 

I primi studi sulla memoria, che ci hanno permesso di iniziare ad intuire quali siano alcune delle strutture implicate in questo processo cognitivo (tra cui l’ippocampo, come accennato prima), sono stati fatti basandosi su casi umani di perdita della memoria. Ad esempio, il caso di Henry Molaison: un incidente in bicicletta a 7 anni causò ad Henry un danno cerebrale che generò un’epilessia farmacoresistente a livello del lobo temporale. Questa enorme disabilità impediva ad Henry di vivere una vita normale, così il chirurgo William Scoville optò per una rimozione bilaterale dell’ippocampo, dell’amigdala e delle regioni ad essi confinanti, facenti parte del lobo temporale. La rimozione fece cessare gli attacchi epilettici, ma lasciò Henry con una grave perdita di un sottotipo di memoria a lungo termine: quella episodica o autobiografica. Inoltre, Henry soffriva anche di amnesia anterograda, ovvero non riusciva a tenere a mente le informazioni per poco più di qualche secondo. Quando il cervello vuole trattenere delle informazioni momentanee si serve della memoria di lavoro, detta anche memoria a breve termine. Lo scopo di questo tipo di memoria è di conservare certe informazioni giusto per il tempo in cui servono. Esiste poi la memoria a lungo termine che, come si evince dal nome, permette di ricordare di eventi anche a distanza di molto tempo.

L’ippocampo, l’amigdala e le strutture vicine, facenti parte dei lobi temporali, sono indispensabili per il trasferimento di informazioni dal breve al lungo termine (processo di consolidamento della memoria); in particolare, l’ippocampo è considerata una regione cerebrale chiave per la memorizzazione dei ricordi a lungo termine, dove le connessioni sinaptiche mostrano cambiamenti di plasticità dipendenti dall’attività (Kandel, 2001). Con l’asportazione di tali aree, Henry aveva perso le pagine bianche del diario dove poter trascrivere il continuo della sua storia, aveva perso una parte importante della sua memoria, il “deposito del sé” (per sapere di più su Henry Molaison clicca qui).

Il fatto che le elefantesse riescano a sfruttare meccanismi di memoria a lungo termine quindi è determinante per il successo delle proprie matrilinee. Inoltre, è stato visto come gli elefanti africani siano in grado di discriminare tra diversi gruppi etnici umani, associandoli a differenti gradi di pericolosità. Sembrerebbe dunque che l’organizzazione della memoria degli elefanti possa essere simile a quella umana, poiché essi, basandosi sul ricordo degli stimoli olfattivi e visivi, riescono a distinguere all’interno della specie umana gli individui per loro più pericolosi (Bates et al., 2007).

Bibliografia:

• Bates L.A., Poole J.H. and Byrne R.W. (2008) Elephant cognition. Current Biology Vol 18;13
• Bates L.A., Sayialel K., Njiraini N.W., Poole J.H., Moss C.J., Byrne R.W. (2007) Elephants classify human ethnic groups by odour and garment colour. Current Biology 17:1938-1942
• Kandel E.R. (2001) The molecular biology of memory storage: a dialogue between genes and synapses. Science 294(5544):1030-8.
• Lahdenperä M., Mar K.U., Lummaa V. (2014) Reproductive cessation and post-reproductive lifespan in Asian elephants and pre-industrial humans. Frontiers in Zoology. Aug 12;11:54
• Lahdenperä M., Mar K.U., Lummaa V. (2016) Nearby Grandmother Enhances Calf Survival and Reproduction in Asian Elephants. Nature Scientific Reports 6:27213
• McComb K., Moss C., Durant S. M., Baker L., Sayialel S. (2001) Matriarchs as Repositories of Social Knowledge in African Elephants. Science 292(5516):491-4
• Tonegawa S., Morrissey M.D., Kitamura T. (2018) The role of engram cells in the systems consolidation of memory. Nature Reviews Neuroscience. 19(8):485-498