Introduzione

Memoria a breve termine (STM), indicata anche come memorizzazione a breve termine, o memoria primaria o attiva indica diversi sistemi di memoria coinvolti nella conservazione di pezzi di informazioni (blocchi di memoria) per un tempo relativamente breve (di solito fino a 30 secondi). Al contrario, la memoria a lungo termine (LTM) può contenere una quantità indefinita di informazioni. La differenza tra le due memorie, però, non è solo nella variabile ‘tempo’ ma è soprattutto funzionale. Tuttavia, i due sistemi sono strettamente correlati. In pratica, STM funziona come una sorta di “scratchpad” per il richiamo temporaneo di un numero limitato di dati (nel dominio verbale, all’incirca il numero “magico” di George Miller 7 +/- 2 elementi) che provengono dal registro sensoriale e sono pronti per essere elaborati attraverso l’attenzione e il riconoscimento. Dall’altro lato, le informazioni raccolte nell’archivio LTM consistono in memorie per l’esecuzione di azioni o abilità (ad esempio, memorie procedurali, “sapere come”) e memorie di fatti, regole, concetti ed eventi (ad esempio, memorie dichiarative, “sapendo che”). La memoria dichiarativa include la memoria semantica ed episodica. Il primo riguarda un’ampia conoscenza di fatti, regole, concetti e proposizioni (“conoscenza generale”), il secondo è legato agli eventi personali e vissuti e ai contesti in cui si sono verificati (“ricordo personale”).

Sebbene STM sia strettamente correlato al concetto di “memoria di lavoro” (WM), STM e WM rappresentano due entità distinte. STM, infatti, è un insieme di sistemi di archiviazione mentre WM indica le operazioni cognitive e le funzioni esecutive associate all’organizzazione e alla manipolazione delle informazioni memorizzate. Tuttavia, si sentono i termini STM e WM spesso usati in modo intercambiabile.

Inoltre, si deve distinguere STM dalla ‘memoria sensoriale’ (SM), come le memorie visive ecoiche acustiche e iconiche che sono più brevi di durata (frazione di secondo) rispetto a STM e riflettono la sensazione originale, o percezione, dello stimolo. In altre parole, SM è specifico per la modalità di presentazione dello stimolo. Questa informazione sensoriale ‘grezza’ subisce l’elaborazione e quando diventa STM viene espressa in un formato diverso da quello percepito inizialmente.

Il famoso modello Atkinson e Shiffrin (o modello multi-store), proposto alla fine degli anni ‘ 60, spiega le correlazioni funzionali tra STM, LTM, SM e WM. Successivamente, un numero considerevole di studi ha dimostrato la distinzione anatomica e funzionale tra processi di memoria, correlati neurali e funzionamento dei sottosistemi STM e LTM. Alla luce di questi risultati, sono stati postulati diversi modelli di memoria. Mentre alcuni autori hanno suggerito l’esistenza di un singolo sistema di memoria che comprende sia l’archiviazione a breve che a lungo termine, dopo 50 anni il modello di Atkinson e Shiffrin rimane un approccio valido per una spiegazione delle dinamiche della memoria. Alla luce di ricerche più recenti, tuttavia, il modello presenta diversi problemi riguardanti principalmente le caratteristiche di STM, il rapporto tra STM e WM e il passaggio da STM a LTM.

Memoria a breve termine: significato e sistemi

È un sistema di archiviazione che include diversi sottosistemi con capacità limitata. Piuttosto che essere una limitazione, questa restrizione è un vantaggio di sopravvivenza evolutiva, poiché consente di prestare attenzione a informazioni limitate ma essenziali, escludendo i fattori confondenti. È il classico esempio della preda che deve concentrarsi sull’ambiente ostile per riconoscere un possibile attacco da parte del predatore. Date le peculiarità funzionali dell’STM (collection of sensorial information), i sottosistemi sono strettamente correlati alle modalità della memoria sensoriale. Di conseguenza, sono stati postulati diversi sottosistemi associati ai sensi, tra cui i domini visuospaziali, fonologici (uditivo-verbali), tattili e olfattivi. Questi sottosistemi coinvolgono diversi modelli e interconnessioni funzionali con le corrispondenti aree e centri corticali e sottocorticali.

Il concetto di memoria di lavoro

Nel 1974, Baddeley e Hitch svilupparono un modello alternativo di STM che chiamarono memoria di lavoro. In effetti, il modello WM non esclude il modello modale ma ne arricchisce i contenuti. D’altra parte, il negozio a breve termine può essere utilizzato per caratterizzare il funzionamento del WM. WM si riferisce più all’intero quadro teorico delle strutture e dei processi utilizzati per l’archiviazione e la manipolazione temporanea delle informazioni, di cui STM è solo una componente. In altre parole, STM è un elemento di archiviazione funzionale, mentre WM è un insieme di processi che coinvolgono anche fasi di archiviazione. WM È la memoria che usiamo costantemente, che è sempre “online” quando dobbiamo capire qualcosa o risolvere un problema o fare una discussione, le strategie cognitive per raggiungere obiettivi a breve termine. La prova dell’importanza di questo tipo di “sistema operativo” di memoria mostra l’evidenza che i deficit di WM sono associati a diversi disturbi dello sviluppo dell’apprendimento, tra cui il disturbo da deficit di attenzione e iperattività (ADHD), la dislessia e la compromissione specifica del linguaggio (SLI).

Memoria a breve e a lungo termine

Questi tipi di memoria possono essere distinti classicamente in base alla capacità di archiviazione e alla durata. La capacità dell’STM, infatti, ha limitazioni nella quantità e nella durata delle informazioni che può mantenere. Al contrario, LTM offre una capacità apparentemente illimitata che può durare anni. Le distinzioni funzionali tra i sistemi di memorizzazione della memoria e i meccanismi esatti per il trasferimento delle memorie da ST a LTM rimangono una questione controversa. STM e LTM rappresentano uno o più sistemi con sottosistemi specifici? Sebbene l’STM rappresenti probabilmente una sotto-struttura dell’LTM, che è una sorta di storage attivato a lungo termine, piuttosto che cercare una divisione ‘fisica’, sembra opportuno verificare i meccanismi di transizione da una memoria che è solo un passaggio a una memoria duratura. Sebbene il classico modello multimodale abbia proposto che la memorizzazione delle memorie ST avvenga automaticamente senza manipolazioni, la questione sembra essere più coinvolta. Il fenomeno riguarda caratteristiche quantitative (numero di memorie) e qualitative (qualità della memoria).

Per quanto riguarda i dati quantitativi, sebbene il numero di Miller di 7 +/- 2 items identifica il numero di elementi inclusi tra i singoli slot, il raggruppamento di bit di memoria in blocchi più grandi (chunking) potrebbe consentire di memorizzare molte più informazioni di dimensioni maggiori e continuare a mantenere il numero magico. Il problema qualitativo, o modulazione della memoria all’interno dell’elaborazione, è un fenomeno affascinante. Sembra che gli elementi di STM subiscano un’elaborazione, che prevede una sorta di editing che comporta la frammentazione di ogni elemento (chunking) e la sua rielaborazione e rielaborazione. Questa fase di elaborazione della memoria è chiamata codifica e può condizionare l’elaborazione successiva, inclusa l’archiviazione e il recupero. Il processo di codifica comprende l’elaborazione automatica (senza consapevolezza cosciente) e laboriosa (attraverso l’attenzione, la pratica e il pensiero) e ci consente di recuperare informazioni da utilizzare per prendere decisioni, rispondere a domande e così via. Ci sono tre percorsi seguiti durante la fase di codifica: visiva (informazione rappresentata come immagine), acustica (informazione rappresentata come suono) e codifica semantica (il significato dell’informazione). I processi si interconnettono tra loro, in modo che le informazioni siano suddivise in componenti diversi. Durante il recupero, il percorso che ha prodotto la codifica facilita il recupero degli altri componenti attraverso una singolare reazione a catena. Un profumo particolare, ad esempio, ci fa ricordare un episodio o un’immagine specifica. Da notare, il processo di codifica influisce sul recupero, ma il recupero stesso subisce una serie di potenziali modifiche che possono alterare il contenuto iniziale.

In termini neurofunzionali, la differenza tra STM e LTM è il verificarsi, nel LTM, di una serie di eventi che devono fissare definitivamente l’engramma. Questo effetto si verifica attraverso la creazione di reti neurali ed esprime come fenomeni neurofunzionali tra cui il potenziamento a lungo termine (LTP) che è un aumento della forza della trasmissione neurale derivante dal rafforzamento delle connessioni sinaptiche. Questo processo richiede l’espressione genica e la sintesi di nuove proteine ed è correlato a alterazioni strutturali di lunga durata nelle sinapsi (consolidamento sinaptico) delle aree cerebrali coinvolte come l’ippocampo è il caso delle memorie dichiarative.

Il ruolo della rete ippocampale

Da notare, la neurogenesi ippocampale regola il mantenimento della LTP. Tuttavia, la rete ippocampale, incluso il giro parahippocampale, l’ippocampo e le aree neocorticali non è il luogo in cui vengono memorizzati i ricordi, ma ha un ruolo cruciale nella formazione di nuovi ricordi e nella loro successiva riattivazione. Sembra che l’ippocampo abbia una capacità limitata e acquisisca informazioni rapidamente e automaticamente senza mantenerle a lungo. Nel tempo, le informazioni originariamente disponibili diventano permanenti in altre strutture cerebrali (nella corteccia), indipendentemente dall’attività dell’ippocampo stesso. Il meccanismo cruciale di questo trasferimento è la riattivazione (“replay”) delle configurazioni dell’attività neurale. In altre parole, l’ippocampo e le strutture temporali mediali ad esso collegate sono cruciali per lo svolgimento di un evento nel suo complesso in quanto distribuisce in modo organizzato tracce di memoria. Si tratta di un sistema operativo che attraverso diversi software in grado di memorizzare, organizzare, elaborare e recuperare i file hardware. Questa riattivazione guidata dall’ippocampo (recupero) porta alla creazione di connessioni dirette tra le tracce corticali e quindi alla formazione di una rappresentazione integrata nella neocorteccia che include la corteccia di associazione visiva per la memoria visiva, la corteccia temporale per la memoria uditiva e la corteccia temporale laterale sinistra per la conoscenza del significato delle parole. Inoltre, l’ippocampo ha altri compiti specifici, ad esempio nell’organizzazione della memoria spaziale.

Altre aree del cervello sono coinvolte nei processi di memoria; ad esempio, l’apprendimento delle capacità motorie ha collegamenti all’attivazione delle regioni cerebellari e dei nuclei del tronco cerebrale. Inoltre, l’apprendimento delle attività percettive (miglioramenti nell’elaborazione degli stimoli percettivi essenziali nelle attività della vita quotidiana come comprendere la lingua parlata e scritta) coinvolge, gangli della base e cortecce sensoriali e associative mentre l’apprendimento delle capacità cognitive (legate al problem-solving) coinvolge inizialmente i lobi temporali mediali.