Un recente studio pubblicato su Nature, guidato da Edvard Moser, neuroscienziato dell’Università norvegese di scienza e tecnologia di Trondheim, rivela che i neuroni in regioni cerebrali chiave combinano informazioni su cosa e su quando accade qualcosa, permettendo al cervello di cogliere schemi degli eventi mentre si svolgono nel tempo. Questo processo aiuterebbe il cervello a prevedere eventi futuri.
La ricerca dimostra che il cervello umano è capace di rilevare schemi nelle esperienze quotidiane in modo costante e può farlo senza pensiero cosciente. “Il cervello fa molte cose di cui non siamo consapevoli e questo non fa eccezione“, ha affermato Moser. Per comprendere il mondo circostante, il cervello deve elaborare una quantità enorme di informazioni riguardo a cosa avviene, dove e quando.
Gli autori dello studio hanno indagato come il cervello organizzi queste informazioni nel tempo, una fase fondamentale per apprendimento e memoria. Il gruppo di ricerca ha coinvolto 17 persone affette da epilessia, cui erano stati impiantati elettrodi nel cervello per ragioni mediche in vista di un trattamento chirurgico. Questi elettrodi hanno consentito di catturare direttamente l’attività dei singoli neuroni in varie regioni cerebrali, tra cui l’ippocampo e la corteccia entorinale, aree cruciali per la memoria e la navigazione.
Queste zone contengono cellule che agiscono come un orologio interno e un sistema GPS, codificando informazioni temporali e spaziali. “Tutto il mondo esterno che arriva al nostro cervello deve essere filtrato attraverso questo sistema“, ha affermato Itzhak Fried, neurochirurgo e neuroscienziato dell’Università della California, Los Angeles, e coautore dello studio.
In una fase preliminare all’esperimento principale, i ricercatori hanno mostrato a ciascun partecipante una serie di immagini di volti. Per ogni persona, gli scienziati hanno identificato sei volti che attivavano fortemente un neurone specifico. Un partecipante, ad esempio, potrebbe avere un neurone “uomo con occhiali da sole“, insieme a un neurone “donna con cappello” e altri volti preferiti.
La squadra di scienziati ha poi disposto le sei immagini in un triangolo, con una figura a ogni angolo e una a ogni lato, collegate da linee. In una prova sperimentale, i partecipanti hanno visualizzato una sequenza di immagini di volti, seguite secondo una regola semplice: ogni volto era collegato a un altro nel triangolo. Nonostante gli sperimentatori non rivelassero questa regola, durante l’esperimento, i neuroni dell’ippocampo e della corteccia entorinale di ciascun partecipante hanno cominciato a rispondere gradualmente non solo al volto presentato, ma anche a quelli ad esso connessi.
Alla domanda se avessero notato uno schema nell’ordine delle immagini, i partecipanti hanno negato. Tuttavia, le loro cellule cerebrali hanno dimostrato di aver appreso il modello, evidenziando che il cervello può riconoscere schemi senza consapevolezza. Nelle pause tra una prova e l’altra, i neuroni “facciali” hanno riprodotto autonomamente ciò che avevano appreso, scorrendo gli schemi senza stimolazione esterna. “Si tratta di qualcosa che non è esplicito, ma implicito e il cervello lo capisce, essenzialmente, molto rapidamente, e possiamo vedere questi cambiamenti nelle singole cellule“, ha dichiarato Fried.
Inoltre, gli autori hanno scoperto che i neuroni erano in grado di anticipare le immagini che sarebbero seguite, suggerendo che il cervello può imparare a prevedere eventi futuri sulla base di modelli appresi. “Il fatto che ciò avvenga senza alcuna motivazione esterna è davvero interessante“, ha sottolineato Matt Jones, neuroscienziato dell’Università di Bristol, Regno Unito. “Molti dei risultati sono straordinariamente coerenti con le previsioni del lavoro sui roditori, evidenziando come i circuiti dell’ippocampo si siano evoluti per strutturare le nostre mappe cognitive“.
“Capire come il cervello organizza le informazioni sulle sequenze di eventi potrebbe avere importanti applicazioni cliniche“, ha notato Fried. “Per esempio, le terapie per migliorare la memoria potrebbero concentrarsi sul potenziamento di specifici schemi neuronali che rappresentano ricordi importanti. Alla fine, si tratta di mettere insieme le cose nel tempo; questo è davvero il nocciolo della memoria“.
