Come il cervello decide cosa imparare

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Learn to fly (Igor Shulman)

Per conoscere il mondo, un animale deve fare di più che prestare attenzione a ciò che lo circonda. Ha anche bisogno di imparare quali aspetti, suoni e sensazioni nel suo ambiente sono i più importanti e monitorare come l’importanza di questi dettagli cambia nel tempo. Tuttavia, come gli umani e altri animali seguono questi dettagli è rimasto un mistero. Ora, i biologi di Stanford, in un articolo su Science, pensano di aver capito come gli animali riescono a ordinare i dettagli. Una parte del cervello chiamata talamo paraventricolare, o PVT si assicura che il cervello identifichi e rintracci i dettagli più salienti di una situazione. Anche se la ricerca, finanziata in parte dall’Iniziativa Neurochoice dell’Istituto di Neuroscienze di Wu Tsai, è limitata ai topi, i risultati potrebbero un giorno aiutare i ricercatori a capire meglio come gli umani imparano o addirittura aiutano a curare la tossicodipendenza. I risultati sono una sorpresa perché pochi avevano sospettato che il talamo potesse fare qualcosa di così sofisticato. Hanno mostrato che le cellule talamiche svolgono un ruolo molto importante nel tenere traccia del significato comportamentale degli stimoli, cosa che nessuno aveva mai fatto prima. Nella sua forma più elementare, l’apprendimento si riduce al feedback. Ad esempio, se hai mal di testa e prendi un farmaco, ti aspetti che il farmaco faccia andare via il mal di testa. Se hai ragione, prenderai quel farmaco la prossima volta che avrai mal di testa. Se ti sbagli, proverai qualcos’altro. Psicologi e neuroscienziati hanno studiato questo aspetto dell’apprendimento in modo esteso e persino lo hanno tracciato in specifiche parti del cervello che elaborano il feedback e guidano l’apprendimento. Tuttavia, quella foto dell’apprendimento è incompleta. Anche in esperimenti di laboratorio relativamente semplici, per non parlare della vita nel mondo reale, gli esseri umani e gli altri animali hanno bisogno di capire da cosa imparare – in sostanza, cos’è il feedback e il rumore. Nonostante questo bisogno, è un problema che gli psicologi e i neuroscienziati non hanno prestato tanta attenzione a questo. Per iniziare a porre rimedio a ciò, i ricercatori hanno insegnato ai topi ad associare odori particolari con risultati positivi e negativi. Un odore segnalava che stava arrivando un sorso d’acqua, mentre un altro segnalava che il topo stava per avere un soffio d’aria in faccia. Più tardi, i ricercatori hanno sostituito il soffio d’aria con una leggera scossa elettrica, qualcosa che presumibilmente avrebbe suscitato un po’ più di attenzione. Il team ha scoperto che i neuroni nel PVT seguivano questo cambiamento. Durante la fase di soffio d’aria, due terzi dei neuroni PVT hanno risposto ad entrambi gli odori, mentre un ulteriore 30 percento è stato attivato solo dall’acqua di segnalazione degli odori. In altre parole, durante questa fase il PVT ha risposto sia a risultati positivi che negativi, ma c’è stata una maggiore risposta al bene. Durante la fase di shock elettrico, tuttavia, il bilanciamento si è spostato. Quasi tutti i neuroni del PVT hanno risposto allo shock, mentre circa tre quarti di essi hanno risposto a esiti positivi e negativi. Un cambiamento simile è avvenuto quando i topi avevano fatto il pieno d’acqua. Ora che l’acqua contava meno per i topi, il PVT era meno reattivo all’acqua e più reattivo ai soffi d’aria, il che significa che diventava più reattivo ai risultati negativi e meno a quelli buoni. Presi insieme, i risultati hanno mostrato che il PVT tiene traccia di ciò che era più importante nel momento – il buon risultato quando superava il peggio e viceversa. I neuroscienziati hanno ora un nuovo modo di controllare l’apprendimento. In ulteriori esperimenti con topi geneticamente modificati in modo che il team potesse controllare l’attività del PVT con la luce, i ricercatori hanno scoperto che potevano inibire o migliorare l’apprendimento – per esempio, potevano insegnare più velocemente ai topi che un odore non segnalava più in modo affidabile che l’acqua stava arrivando, o che un altro l’odore era passato dall’acqua di segnalazione alla segnalazione di uno shock. Questi risultati potrebbero indicare nuovi modi per modulare l’apprendimento – nei topi, per il momento – stimolando o sopprimendo l’attività di PVT come appropriato. Indicano anche, a lungo termine, i modi per aiutare a curare la tossicodipendenza, aiutando i tossicodipendenti a disimparare l’associazione tra l’assunzione di una droga e il livello successivo.

Daniele Corbo

Bibliografia: “Dynamic salience processing in paraventricular thalamus gates associative learning” by Yingjie Zhu, Gregory Nachtrab, Piper C. Keyes, William E. Allen, Liqun Luo, and Xiaoke Chen in Science. Published October 26 2018.

10 commenti Aggiungi il tuo

  1. Lucia ha detto:

    … poveri topolini… 😩😩😩

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    1. Eh lo so, sono immolati sull’altare della conoscenza…

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      1. Lucia ha detto:

        Mah… ti dirò… nn ci credo tanto all uso di esseri appartenenti a specie diverse per trovare cure… è un massacro in nome del Dio Denaro e qui mi fermo perché nn voglio certo aprire un dibattito sulla vivisezione o sperimentazione animale… ti chiedo scusa ma nn la condivido 😜😘

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      2. Capisco che tu possa non essere d’accordo per sensibilità verso gli animali, ma è innegabile che la ricerca sugli animali ci ha dato tantissimo e continua a farlo. Se vuoi ti posso fare un elenco infinito di scoperte fatte sugli animali confermate nell’uomo. E poi ti assicuro che tantissimi miei colleghi ricercatori lavorano quotidianamente sottopagati sugli animali solamente per amore della conoscenza. Associare denaro a ricerca è un ossimoro, sia che venga fatta sugli uomini che sugli animali, guadagniamo meno di un operaio, ma di questo non se ne parla mai e non c’è sensibilità verso di noi…

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      3. Lucia ha detto:

        Scusami ma nn la condivido in nessuna maniera… 😅

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      4. Questo lo capisco e lo rispetto

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      5. Lucia ha detto:

        La sensibilità verso l’essere umano a volte è “oltraggiosa” altro che… lavoro nella sanità… mi permetto di dire qualcosa 😅😅😅

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