Come fa il cervello ad elaborare più stimoli contemporaneamente?

Uno studio mostra come il cervello sviluppa la capacità di integrare più input simultanei.

La maggior parte delle persone fa esperienza delle cose intorno a sé, percependole in modi diversi.
Come sentiamo le parole che le persone pronunciano, così vediamo anche le loro labbra muoversi. E allo stesso modo odoriamo, vediamo e tocchiamo le cipolle, mentre le stiamo tagliando - e, soprattutto, ci vengono le lacrime agli occhi!

Ne deriva che la capacità di integrare ciascun input sensoriale come simultaneo, e quindi pertinente ad uno stesso dato, è un qualcosa che il cervello degli animali va a sviluppare attraverso l’esperienza. Un nuovo studio sui girini mostra come questo possa accadere.

“In molti hanno cercato di capire come il cervello individui questa coincidenza temporale”, ha detto uno degli autori dello studio, il Dr. Carlos Aizenman, professore di Neuroscienze alla Brown University. “Noi abbiamo creato un allestimento, in cui potevamo studiare come i diversi input erano combinati in una singola cellula e quali tipi di circuiti cerebrali erano coinvolti”.

Lo studio.

In questo studio, pubblicato sul giornale “eLife”, il Dr. Aizenman, il Dr. Daniel Felch ed il Dr. Arseny Khakhalin speravano di poter capire meglio come questa integrazione sensoriale possa, a volte, non funzionare, contribuendo, probabilmente, all’insorgere di alcuni disturbi, incluso l’Autismo.

A tal fine, stimolarono elettricamente i sensi della vista e del tatto nei cervelli dei girini, durante stadi chiave del loro sviluppo neuronale.
Tracciarono, poi, le risposte dei neuroni nell’area cerebrale del Tetto Ottico, dove l’informazione sensoriale è elaborata ed integrata. Negli uomini e negli altri mammiferi questa stessa funzione viene garantita dal Collicolo Superiore.

Gli scienziati hanno trovato che, quando il cervello dei girini era ancora immaturo, i neuroni responsabili dell’integrazione sensoriale nel Tetto Ottico entravano e rimanevano in uno stato di eccitazione, anche quando ricevevano due stimoli un po’ distanti nel tempo.
Quando, invece, i cervelli erano più maturi, negli stadi successivi dello sviluppo, gli stessi circuiti neuronali andavano a reprimere l’eccitazione iniziale se percepivano che gli input sensoriali non si presentavano contemporaneamente, essendo, ora, capaci di determinare quando gli stimoli erano pressoché simultanei e quando, viceversa, non lo erano.

I risultati suggeriscono, quindi, che più i cervelli dei girini erano maturi, più potere i neuroni inibitori ottenevano nel loro equilibrio con i neuroni eccitatori, portando ad una discriminazione più rifinita tra gli input sensoriali che sono veramente simultanei e quelli che sono semplicemente vicini a livello temporale.

Infine, per un’ulteriore conferma dei dati ottenuti, in una parte dello studio gli scienziati bloccarono l’inibizione. Ciò arrestò anche la capacità del cervello dei girini di discriminare tra queste due situazioni.

“L’equilibrio di eccitazione ed inibizione nel cervello è importante per creare questo tipo di finestra temporale”, ha spiegato il Dr. Aizenman. “Se esso viene compromesso, si ottiene un’elaborazione multisensoriale abnorme”.

Per il lavoro futuro, il Dr. Aizenman si auspica di poter effettuare ulteriori esperimenti, in cui andare a modificare questo processo di elaborazione simultanea, con diverse modalità ed in diversi momenti dello sviluppo, per verificare quale potrebbe essere l’effetto sul comportamento dei girini, come, ad esempio, nella ricerca del cibo o nell’evitare il pericolo.
D’altro canto, bisogna considerare che, anche se i girini non hanno una capacità di linguaggio, questi risultati potrebbero contribuire a generare delle ipotesi su come viene influenzata l’integrazione sensoriale durante lo sviluppo dell’uomo, poiché, anche se si tratta di processi ed esperienze diverse, essi condividono la stessa organizzazione cerebrale di base.
   
   
   

Fonte: ScienceDaily.com

 

(Traduzione ed adattamento a cura della Dottoressa Alice Fusella)