Reazione del cervello ai movimenti passivi

PS_20171115211737Quando ci si trova seduti in una macchina, si riesce a percepire quando il veicolo inizia a muoversi anche con gli occhi chiusi. Le strutture più interne dell’orecchio chiamate apparato vestibolare o organo dell’equilibrio ci permettono di percepire il nostro movimento. Lo fanno rilevando le rotazioni della testa, le accelerazioni e la gravità. Quindi passano queste informazioni a regioni vestibolari specializzate del cervello. Il cervello e i neuroni cerebellari attuano un modello interno per stimare con precisione l’auto-movimento durante i movimenti generati dall’esterno (passivi). Tuttavia, questi neuroni mostrano risposte ridotte durante i movimenti auto-generati (‘attivi’), indicando che le conseguenze sensoriali previste dei comandi del motore annullano i segnali sensoriali. Esperimenti che utilizzano sedie a rotazione e piattaforme in movimento hanno dimostrato che movimenti passivi – come i viaggi in auto e le corse sulle montagne russe attivano le regioni vestibolari del cervello. Ma dei lavori recenti hanno rivelato che i movimenti volontari – in cui gli individui iniziano il movimento stesso – attivano queste regioni molto meno che i movimenti passivi. Significa che il cervello ignora i segnali dall’orecchio più interno durante i movimenti volontari? Un’altra possibilità è che il cervello predice in anticipo come ogni movimento influisca sugli organi vestibolari dell’orecchio interno. Successivamente confronta queste previsioni con i segnali ricevuti durante il movimento. Solo i disordini tra i due attivano le regioni vestibolari del cervello. Per testare questa teoria, Laurens e Angelaki, in un articolo appena pubblicato sulla rivista eLife, hanno creato un modello matematico che confronta i segnali previsti con i segnali reali nel modo proposto dalla teoria. Il modello prevede con precisione gli schemi di attività cerebrale visti durante sia il movimento attivo che quello passivo. Ciò riconcilia i risultati di esperimenti precedenti sul movimento attivo e passivo. Suggerisce inoltre che il cervello utilizzi processi analoghi per analizzare i segnali vestibolari durante entrambi i tipi di movimento. Questi risultati possono aiutare a condurre ulteriori ricerche su come il cervello utilizza segnali sensoriali per perfezionare i nostri movimenti quotidiani. Un unico modello interno sensoriale può combinare in modo ottimale i movimenti imposti dall’esterno con i segnali vestibolari e propriocettivi. Così, anche se i neuroni che trasportano errori di previsione sensoriale o segnali di retroazione mostrano una modulazione attenuata, i segnali sensoriali e il modello interno sono entrambi impegnati e sono critici per una stima precisa dell’auto-movimento durante i movimenti della testa attiva. Essi possono anche aiutare a capire come le persone si riprendono da danni al sistema vestibolare. La maggior parte dei pazienti con lesioni vestibolari impara a camminare di nuovo, ma ha difficoltà a camminare su terreno irregolare. Anche loro diventano disorientati dal movimento passivo. Utilizzando il modello per studiare come il cervello si adatta alla perdita di input vestibolare potrebbe portare a nuove strategie per aiutare il recupero.

Daniele Corbo

Bibliografia: A unified internal model theory to resolve the paradox of active versus passive self-motion sensation. Jean Laurens, Dora E Angelaki. eLife 2017;6:e28074.

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