Il cervello si illumina come un “albero di Natale”: mappata l’attività neurale durante le decisioni

Quando si prende una decisione ogni area del cervello si illumina come un albero di Natale. A sfidare la tradizionale convinzione che l’elaborazione delle informazioni sia localizzata in specifiche regioni cerebrali è stato l’International Brain Laboratory (IBL), una collaborazione globale di ricercatori provenienti da diverse università negli Stati Uniti e in Europa, lanciata nel 2017. Gli scienziati hanno svelato per la prima volta una mappa completa dell’attività cerebrale dei topi. I risultati, pubblicato in due articoli sulla rivista Nature, migliorano la nostra comprensione sul funzionamento del cervello e, di conseguenza, apre la strada alla scoperta di nuovi meccanismi patologici e nuove possibili cure.

Per creare la mappa cerebrale, i ricercatori di 12 laboratori hanno utilizzato sonde Neuropixels all’avanguardia per registrare simultaneamente l’attività neurale nei topi. Gli scienziati hanno misurato l’attività di oltre mezzo milione di neuroni in 279 aree cerebrali, che rappresentano il 95% del volume del cervello del topo. Nello studio, i topi eseguivano un compito decisionale in cui dovevano rispondere a una luce su uno schermo muovendo una rotella nella direzione corretta. Alcune prove erano volutamente difficili, con una luce molto debole, costringendo il topo a indovinare. Questo ha permesso ai ricercatori di studiare come le aspettative precedenti influenzino la percezione e il processo decisionale. Secondo il professor Alexandre Pouget, co-fondatore dell’IBL, l’attività legata al processo decisionale e alla ricompensa “ha illuminato il cervello come un albero di Natale”.

Il primo articolo di Nature ha mostrato che i segnali legati al processo decisionale sono distribuiti in tutto il cervello. Questo suggerisce la presenza di un’interazione costante tra le diverse aree cerebrali durante il processo decisionale e la relativa ricompensa. Nel secondo studio i ricercatori ha rivelato che le aspettative precedenti sono codificate in tutto il cervello: non si trovano non solo nelle aree cognitive, ma anche nelle aree cerebrali che elaborano le informazioni sensoriali e controllano le azioni. Ad esempio, le aspettative sono codificate persino nelle prime aree sensoriali come il talamo, il primo “centro di smistamento” del cervello per gli input visivi dall’occhio. Questo supporta l’idea che il cervello agisca come una “macchina predittiva”, con queste aspettative diffuse che guidano le risposte comportamentali. Queste scoperte potrebbero avere implicazioni per la comprensione di condizioni come la schizofrenia e l’autismo, che si ritiene siano causate da differenze nel modo in cui le aspettative vengono aggiornate nel cervello.

Guardando al futuro, il team di IBL prevede di ampliare il proprio focus iniziale sul processo decisionale per esplorare una gamma più ampia di quesiti neuroscientifici. Grazie a nuovi finanziamenti, IBL mira ad ampliare il proprio ambito di ricerca e a continuare a supportare esperimenti standardizzati su larga scala. “La mappa cerebrale è senza dubbio un risultato impressionante, ma segna un inizio, non il gran finale”, conclude Tatiana Engel, professoressa associata presso la Princeton University e uno dei membri principali dell’IBL.

Emanuele Perugini

Il primo studio su Nature

Il secondo studio

Foto: Dan Birman, International Brain Laboratory

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