In che modo il cervello apprende
Il prosencefalo basale (un gruppo di strutture vicine alla parte inferiore anteriore del cervello) appare centrale per funzioni cognitive come l’attenzione e l’apprendimento. La comprensione degli scienziati sul modo con cui esegue tali compiti non è però completa, in gran parte a causa di problemi correlati all’identificazione di quali siano i segnali provenienti da ciascun tipo di cellula differente presente in quest’area del cervello. Per risolvere questo problema, l’iniziativa NBATTENTION (The role of the basal forebrain in attention and learning), finanziata dall’UE, ha formulato una modalità per identificare e registrare i segnali da neuroni distinti nel prosencefalo basale. Ha adattato tecniche innovative in modo da poter studiare quali neuroni vengano utilizzati dai topi, allorché vengono loro proposti compiti cognitivi. I neuroni svolgono ruoli diversi, rilasciando vari tipi di messaggeri chimici, denominati neurotrasmettitori, i quali possono eccitare (stimolare) il cervello, inibire (calmare o attenuare) il cervello, oppure modulare il modo con cui altre strutture cerebrali elaborano le informazioni. Per manipolare e registrare i segnali provenienti da singoli neuroni nei prosencefali basali di topi con comportamento normale, NBATTENTION si è avvalsa di una tecnica rivoluzionaria attivata dalla luce, denominata marcatura optogenetica. In particolare, si è proceduto a registrare come rispondessero neuroni diversi quando si sottoponevano i topi a compiti che richiedevano attenzione e apprendimento. Gli studiosi hanno scoperto che i neuroni modulatori si attivano rapidamente in risposta alla ricompensa e alla punizione, specialmente quando entrambi i fattori di attivazione risultano inattesi. Poiché risposte sono risultate in correlazione con il grado di imprevisto, tali neuroni potrebbero essere responsabili dell’apprendimento per rinforzo basato sulla sorpresa. È un meccanismo di sopravvivenza importante, che consente a un soggetto di ripetere o evitare un comportamento sulla base di una precedente esperienza imprevedibile. Al contrario, i neuroni inibitori hanno risposto agli stimoli predittivi di ricompensa e punizione con un tasso di attivazione più sostenuto. Questi risultati suggeriscono che i neuroni modulatori del prosencefalo basale controllano l’apprendimento attivando rapidamente la corteccia dopo la retroazione comportamentale. Non corroborano però l’idea che il sistema nervoso modulatore sia implicato nei comportamenti che richiedono un’attenzione sostenuta, ad esempio il mantenimento dello stato vigile e della concentrazione. Tenuto conto che i neuroni modulatori del prosencefalo basale sono implicati nelle malattie cognitive come l’Alzheimer e il Parkinson, i risultati di NBATTENTION potrebbero migliorare enormemente le relative diagnosi e cure.
Parole chiave
Attenzione sostenuta, apprendimento, neuroni, prosencefalo basale, NBATTENTION, malattie cognitive
