The flexibility of the system consolidation process: how a prior fear learning induces the immediate consolidation of recent fear memories at cortical levels

System consolidation represents a general mechanism of memory maintenance through a time-dependent reorganization of the brain circuits that support memory. In the standard definition of this process, these regions, namely the hippocampus and the neocortex, are responsible for memory retention at different time-points from learning: the hippocampus is considered to be involved in the initial formation of memory, allowing the formation of one integrated trace through the association of different stimuli, while the neocortex, with time, becomes the site of storage of remote memories. However, recent findings have highlighted the complexity of this process, that has shown to be susceptible to many factors. In this framework we addressed this issue by assessing how previous experiences can influence the encoding, retention, and retrieval of auditory or contextual fear memories. Combined, our results show that that the system consolidation of a previous fear experience at cortical levels yields the immediate cortical encoding of new recent memories through their direct synaptic consolidation, also enabling the activation of connections from the cortices to the amygdala supporting their retrieval. Our findings may open a new window for further studies on how memories are formed and retained, in order for a better understanding of this dynamic and complex process.

Il termine consolidamento sistemico descrive il meccanismo attraverso cui la memoria viene mantenuta nel tempo che avviene grazie ad una riorganizzazione dei circuiti cerebrali adibiti alla memoria. Nella definizione standard di questo processo le regioni coinvolte, ovvero l’ippocampo e la neocorteccia, sono responsabili della conservazione della memoria in momenti diversi: l'ippocampo sembra essere coinvolto nella formazione iniziale della memoria, in quanto consente di generare un’unica traccia integrata attraverso l'associazione di diversi stimoli; la neocorteccia diventa invece, con il tempo, il deposito finale dei ricordi remoti. Molti studi hanno dimostrato questa tesi, tuttavia recenti scoperte hanno evidenziato quanto queste dinamiche siano complesse e influenzate da molti fattori. In questo lavoro abbiamo affrontato lo studio di tale processo valutando come le esperienze precedenti possano influenzare la codifica, l’immagazzinamento ed il recupero dei ricordi di paura associati a stimoli uditivi o contestuali. I risultati dei nostri esperimenti hanno mostrato che il consolidamento sistemico di una precedente esperienza di paura a livelli corticali permette l’immediata codifica corticale di nuovi ricordi attraverso il loro diretto consolidamento sinaptico e tramite l'attivazione di connessioni cortico-amigdalari necessarie al recupero di essi. Queste scoperte aprono la strada ad ulteriori studi riguardo a come si formano e conservano i ricordi, al fine di comprendere sempre meglio questo processo dinamico e complesso.