Registrazione del viaggio fugace di un pensiero attraverso il cervello

i neuroscienziati della Berkeley hanno tracciato il progresso di un pensiero attraverso il cervello, mostrando chiaramente come la corteccia prefrontale nella parte anteriore del cervello coordina l’attività per aiutarci ad agire in risposta a una percezione.

Registrando l’attività elettrica dei neuroni direttamente dalla superficie del cervello, gli scienziati hanno scoperto che per un compito semplice, come la ripetizione di una parola presentata visivamente o acusticamente, la corteccia visiva e uditiva reagisce prima di percepire la parola. La corteccia prefrontale si è quindi attivata per interpretare il significato, seguito dall’attivazione della corteccia motoria in preparazione di una risposta. Durante il mezzo secondo tra stimolo e risposta, la corteccia prefrontale è rimasta attiva per coordinare tutte le altre aree del cervello.

Per un compito particolarmente difficile, come determinare l’esattezza di una parola, il cervello ha richiesto diversi secondi per rispondere, durante i quali la corteccia prefrontale ha reclutato altre aree del cervello, incluse presumibilmente le reti di memoria non effettivamente visibili. Solo allora la corteccia prefrontale è passata alla corteccia motoria per generare una risposta vocale.

È interessante notare che i ricercatori hanno scoperto che il cervello ha iniziato a preparare le aree motorie per rispondere molto presto, durante la presentazione iniziale dello stimolo, suggerendo che siamo pronti a rispondere anche prima di sapere quale sarà la risposta.

“Questo potrebbe spiegare perché le persone a volte dicono cose prima di pensarle”, ha detto Avgusta Shestyuk, ricercatore senior dell’Helen Wills Neuroscience Institute di UC Berkeley e autore principale di un articolo che riporta i risultati nell’attuale numero di Nature Human Behaviour.

I risultati dello studio, incluso il ruolo chiave svolto dalla corteccia prefrontale nel coordinare tutte le regioni attivate del cervello, sono in linea con ciò che i neuroscienziati hanno messo insieme negli ultimi decenni dagli studi su scimmie e umani.

(Vedi anche: Nel gene CLOCK le risposte sull’ evoluzione del cervello umano).

“Questi studi molto selettivi hanno scoperto che la corteccia frontale è l’orchestratore, che collega le cose insieme per un risultato finale”, ha detto il co-autore Robert Knight, Professore di psicologia e neuroscienze della UC Berkeley e Professore di neurologia e neurochirurgia presso la UCSF. ” In questo studio abbiamo otto diversi esperimenti, alcuni in cui i pazienti devono parlare e altri in cui devono premere un pulsante, dove alcuni stimoli sono visivi e altri uditivi e tutti hanno trovato una firma universale dell’attività concentrata nel lobo prefrontale che collega la percezione eall’ azione. La corteccia prefrontale è la colla della cognizione“.

Mentre altri neuroscienziati hanno utilizzato la risonanza magnetica funzionale (fMRI) e l’elettroencefelografia (EEG) per registrare l’attività nel cervello pensante, gli scienziati della UC Berkeley hanno utilizzato una tecnica molto più precisa, l’elettrocorticografia (ECoG) che registra l’attività del cervello pensante grazie a diverse centinaia di elettrodi posizionati sulla superficie del cervello e rileva l’attività nella regione esterna sottile, la corteccia, dove si verifica il pensiero. La ECoG fornisce una risoluzione temporale migliore rispetto a fMRI e una migliore risoluzione spaziale rispetto all’EEG.

“Questo è il primo passo per osservare come la gente pensa, come le persone prendono decisioni diverse o come le persone si comportano sostanzialmente”, ha detto Shestyuk, che ha iniziato la registrato dell’attività del cervello pensante circa 10 anni fa. “Stiamo cercando di osservare quella piccola finestra temporale tra quando le cose accadono nell’ambiente e noi ci comportiamo in risposta ad esse”.

Una volta posizionati gli elettrodi sul cervello di ciascun paziente, Shestyuk e i suoi colleghi hanno richiesto ai partecipanti una serie di otto compiti che includevano stimoli visivi e uditivi. I compiti andavano da semplici, come ripetere una parola o identificare il genere di un volto o di una voce, a complessi, come determinare un’emozione facciale, pronunciare il contrario di una parola o valutare se un aggettivo descrive la personalità del paziente.

Durante questi compiti, il cervello ha mostrato quattro diversi tipi di attività neurale. Inizialmente, le aree sensoriali della corteccia uditiva e visiva si attivano per elaborare segnali udibili o visivi. Successivamente, le aree principalmente nelle cortecce sensoriali e prefrontali si attivano per estrarre il significato dello stimolo. La corteccia prefrontale è continuamente attiva durante questi processi, coordinando l’input da diverse aree del cervello. Infine, la corteccia prefrontale si blocca quando la corteccia motoria si attiva per generare una risposta vocale o un’azione, come la pressione di un pulsante.

“Questa attività persistente, osservata principalmente nella corteccia prefrontale, è un’attività multitasking”, ha spiegato Shestyuk. “Gli studi di risonanza magnetica spesso scoprono che quando un’attività diventa progressivamente più dura, vediamo più attività nel cervello e in particolare nella corteccia prefrontale.In questo studio vediamo che non è così perché vengono reclutate più aree della corteccia “.

In conclusione, Knight ha detto: “L’attività sostenuta nella corteccia prefrontale è ciò che guida la trasformazione di una percezione in un’azione”.

Fonte: News Barkeley