Per predire il futuro, il cervello ha due orologi

The Future is open VI (Randi Antonsen)
The Future is open VI (Randi Antonsen)

Quel momento in cui schiacci il pedale del gas un secondo prima che la luce del semaforo cambi si chiama tempismo anticipatorio. Un tipo di attitudine che si basa su ricordi di esperienze passate. Ma si chiama tempismo anticipatorio anche quando inizi a muovere i piedi non appena senti le prime note di una melodia prevedendone l’andamento del ritmo. Entrambi sono fondamentali per la nostra capacità di navigare e godersi il mondo. La nuova ricerca di UC Berkeley mostra che le reti neurali che supportano ciascuno di questi cronometri sono divise tra due diverse parti del cervello, a seconda del compito da svolgere. Che si tratti di sport, musica, discorso o anche di allocare attenzione, questo studio suggerisce che il tempismo non è un processo unificato, ma che ci sono due modi distinti in cui facciamo previsioni temporali e queste dipendono da diverse parti del cervello. I risultati, pubblicati su PNAS, offrono una nuova prospettiva su come gli umani calcolano quando fare una mossa. Insieme, questi sistemi cerebrali ci permettono non solo di esistere nel momento, ma anche di anticipare attivamente il futuro. I ricercatori hanno collegato il timing ritmico ai gangli della base e il timing dell’intervallo – un timer interno basato in gran parte sulla nostra memoria di esperienze precedenti – al cervelletto. Entrambe sono regioni del cervello primarie associate al movimento e alla cognizione. Inoltre, i loro risultati suggeriscono che se uno di questi orologi neurali è errato, l’altro potrebbe teoricamente intervenire. Questo studio identifica non solo i contesti anticipatori in cui questi pazienti neurologici sono compromessi, ma anche i contesti in cui non hanno difficoltà, suggerendo che potremmo modificare i loro ambienti per renderli più facile per loro di interagire con il mondo di fronte ai loro sintomi. Le correzioni non farmaceutiche per i disavanzi neurologici potrebbero includere giochi per computer e app per smartphone, stimolazione cerebrale profonda e modifiche alla progettazione ambientale. Per arrivare alla loro conclusione, i ricercatori hanno confrontato il modo in cui i pazienti di degenerazione di Parkinson e del cervelletto hanno usato tempismo o segnali “temporali per focalizzare la loro attenzione. Entrambi i gruppi hanno visto sequenze di quadrati rossi, bianchi e verdi mentre lampeggiavano a velocità diverse sullo schermo di un computer e hanno premuto un pulsante nel momento in cui hanno visto il quadrato verde. I quadrati bianchi li avvisarono che il quadrato verde stava arrivando. In una sequenza, i quadrati rossi, bianchi e verdi seguivano un ritmo costante, e i pazienti degenerativi del cervelletto rispondevano bene a questi segnali ritmici. In un altro, i quadrati colorati seguivano uno schema più complesso, con intervalli diversi tra i quadrati rosso e verde. Questa sequenza è stata più facile da seguire per i pazienti del Parkinson. I pazienti con degenerazione cerebellare sono compromessi nell’uso di segnali temporali non ritmici mentre i pazienti con degenerazione dei gangli della base associata alla malattia di Parkinson sono compromessi nell’uso di stimoli ritmici. In definitiva, i risultati confermano che il cervello utilizza due diversi meccanismi per il timing anticipatorio, sfidando teorie sul fatto che un singolo sistema cerebrale gestisca tutte le nostre necessità temporali. Questi risultati suggeriscono almeno due modi diversi in cui il cervello si è evoluto per anticipare il futuro. Un sistema basato sul ritmo è sensibile agli eventi periodici del mondo come quello inerente al parlato e alla musica. E un sistema a intervalli fornisce una capacità anticipatoria più generale, sensibile alle regolarità temporali anche in assenza di un segnale ritmico.

Daniele Corbo

Bibliografia: “Double dissociation of single-interval and rhythmic temporal prediction in cerebellar degeneration and Parkinson’s disease” by Assaf Breska and Richard B. Ivry in PNAs. Published November 13 2018.

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