From capacity to stability: exploring the mechanisms that shape memory

Memory can be challenged in two main ways: by increasing the amount of information to be retained or by extending the retention interval. Using the Different/Identical Object Test (DOT/IOT), it has been shown that male and female CD1 mice can retain up to six distinct objects in short-term memory, and that exceeding this limit leads to a state of memory overload. Under such demanding conditions, the brain appears to engage alternative neural pathways, suggesting that distinct mechanisms are recruited depending on memory load. To investigate the mechanisms underlying the expansion of memory span, we focused on cortico-striatal networks, critically modulated by dopaminergic signaling. This approach allowed us to examine how memory capacity can be pharmacologically enhanced and to highlight the role of specific circuits in supporting it. To further explore how this memory is stabilized over time, we used sex differences in high memory load consolidation as a model. We investigated the physiological factors involved in sleep-dependent processes, emphasizing how sleep architecture can support effective consolidation in conditions of high memory load. Overall, this work examines memory from short-term expansion to long-term consolidation, highlighting load- and sex-dependent circuit mechanisms. Understanding these processes provides insights into cognitive flexibility and may inform strategies for addressing memory impairments in neurological disorders

La memoria può essere testata in due modi principali: aumentando la quantità di informazioni da ricordare oppure prolungando l’intervallo di ritenzione. Attraverso il test degli Oggetti Diversi/Identici (DOT/IOT) è stato dimostrato che topi CD1, maschi e femmine, possiedono una capacità di memoria a breve termine fino a sei oggetti distinti; il superamento di questa soglia determina uno stato di sovraccarico mnemonico. In tali condizioni, il cervello sembra attivare vie neurali alternative, indicando il coinvolgimento di meccanismi differenti in base al carico di memoria. Per comprendere i processi che consentono l’ampliamento di questa capacità, abbiamo analizzato le reti cortico-striatali, fortemente modulate dalla segnalazione dopaminergica. Tale approccio ha permesso di valutare il potenziamento farmacologico della memoria e di individuare i circuiti funzionali coinvolti nel suo sostegno. Successivamente, per esplorare come le tracce mnemoniche vengano stabilizzate nel tempo, abbiamo utilizzato le differenze tra i sessi come modello di consolidamento in condizioni di elevato carico cognitivo. L’analisi dei fattori fisiologici legati ai processi dipendenti dal sonno, ha evidenziato come la sua architettura contribuisca a un consolidamento più efficace delle informazioni acquisite. Nel complesso, questo lavoro esplora la memoria dal suo ampliamento a breve termine fino al consolidamento a lungo termine, mettendo in risalto i meccanismi circuitali modulati dal carico e dal sesso. La comprensione di tali dinamiche fornisce nuove prospettive sulla flessibilità cognitiva e può orientare strategie mirate al trattamento dei deficit di memoria associati a disturbi neurologici.