La rimozione dei meccanismi inibitori condiziona la pianificazione dei movimenti

PS_20171107223252.jpegLa capacità di interagire con il mondo attraverso i movimenti è un segno distintivo del regno animale. I movimenti sono generalmente preceduti da un periodo di pianificazione, quando il sistema nervoso decide sulle reazioni ottimali per uno stimolo e programmi la sua esecuzione. La maggior parte di noi ha familiarità con l’esperienza di far partire il motore in attesa che il semaforo rosso diventi verde. Il movimento, che ci permette di avanzare non appena i freni vengono rilasciati, riflette la nostra capacità di pianificare le azioni in anticipo. Il cervello mostra comportamenti generalmente analoghi quando si prepara a spostare parti del corpo. Poche centinaia di millisecondi prima di spostare gli occhi, ad esempio, le regioni del cervello responsabili dei movimenti degli occhi iniziano a sviluppare gradualmente la loro attività. Tornando all’analogia con l’auto, facendo partire il motore comunque il veicolo non si muoverà fino a quando rilasciamo anche i freni. Nel cervello, meccanismi inibitori analoghi ad un freno impediscono l’aumentata attività neurale innescando il movimento. Si crede che il cervello esercita dei freni fino a quando questa attività preparatoria raggiunge una soglia, a quel punto l’attività diventa un comando per muoversi. Ciò solleva la domanda: l’attività preparatoria potrebbe essere in grado di attivare il movimento prima di raggiungere la soglia se i freni non vengono più applicati? Per scoprire ciò, i ricercatori Jagadisan e Gandhi hanno ideato esperimenti in cui potrebbero essenzialmente “liberare i freni” in qualsiasi momento. Le scimmie sono state addestrate a fissare un punto centrale su uno schermo e solo quando questo punto è scomparso, avrebbero potuto spostare gli occhi su un bersaglio che è apparso altrove sullo schermo. Per liberare i freni, Jagadisan e Gandhi hanno usato un soffio d’aria per far guardare le scimmie altrove. Un riflesso lampeggiante spegne l’inibizione, che nel caso dei movimenti degli occhi ha origine in una struttura chiamata tronco cerebrale. Questo a sua volta ha permesso alle scimmie di muovere gli occhi mentre l’attività neurale era ancora in atto. Ulteriori analisi hanno dimostrato che l’attività preparatoria avviene in un’altra regione del cervello che invia segnali al sistema cerebrale – il colliculo superiore – e prevedeva la velocità risultante del movimento dell’occhio. Insieme questi risultati mostrano che l’attività neurale coinvolta nei movimenti di pianificazione ha anche il potenziale per generare movimento quando rilasciato dall’inibizione. Comprendere come il cervello inizia a produrre un movimento permetterà agli scienziati di sondare il motivo per cui talvolta questo processo cambia, ad esempio durante movimenti impulsivi in ​​ADHD e schizofrenia. Dovrebbe anche aiutare a decodificare i modelli di attività che il cervello utilizza per rappresentare i movimenti prima che questi movimenti si verificano. Questo potrebbe portare a migliorare le tecnologie che consentono ai pazienti di utilizzare l’attività cerebrale per controllare arti artificiali.

Daniele Corbo

Bibliografia: Removal of inhibition uncovers latent movement potential during preparation. Uday K Jagadisan and Neeraj J Gandhi. eLife 2017;6:e29648.

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