Ognuno fa piccoli errori quotidiani per abitudine, un cameriere dice “Goditi il ​​tuo pasto” e rispondi con “Anche tu!”. Fortunatamente, ci sono parti del nostro cervello che monitorano il nostro comportamento, rilevando errori e correggendoli rapidamente. Un team di ricercatori del Caltech ha ora identificato i singoli neuroni che potrebbero essere alla base di questa capacità. Il lavoro fornisce rare registrazioni di singoli neuroni situati in profondità nel cervello umano e ha implicazioni per malattie psichiatriche come il disturbo ossessivo-compulsivo. Molte persone conoscono la sensazione di commettere un errore e rapidamente bloccare se stessi, ad esempio, quando si sta digitando e si preme il tasto sbagliato, è possibile realizzare che hai fatto un errore senza nemmeno bisogno di vedere l’errore sullo schermo. Questo è un esempio di come controlliamo noi stessi i nostri errori. Ora, con questa ricerca, sappiamo quali sono i neuroni coinvolti in questo, e stiamo iniziando a imparare di più su come l’attività di questi neuroni ci aiuta a cambiare il nostro comportamento per correggere gli errori. In questo lavoro i ricercatori hanno cercato di ottenere un quadro preciso di ciò che accade a livello dei singoli neuroni quando una persona si blocca dopo aver commesso un errore. Per fare questo, hanno studiato le persone che hanno avuto elettrodi sottili temporaneamente impiantati nel loro cervello (originariamente per aiutare a localizzare le crisi epilettiche). Il lavoro è stato svolto in collaborazione con i neurochirurghi del Cedars-Sinai, che hanno condotto tali impianti elettrodi per il monitoraggio clinico dell’epilessia per oltre un decennio e ha collaborato strettamente agli studi di ricerca. Mentre l’attività neurale è stata misurata nella loro corteccia frontale mediale (MFC), una regione del cervello nota per essere coinvolta nel monitoraggio degli errori, ai pazienti con epilessia è stato dato un cosiddetto compito Stroop da completare. In questa attività, una parola viene visualizzata sullo schermo di un computer e ai pazienti viene chiesto di identificare il colore del testo. A volte, il testo e il colore sono gli stessi (ad esempio, la parola “verde” è mostrata in verde). In altri casi, la parola e il colore sono diversi (“verde” è mostrato in rosso). In quest’ultimo caso, la risposta corretta sarebbe “rossa”, ma molte persone commettono l’errore di dire “verde”. Questi sono gli errori studiati dai ricercatori. Le misurazioni hanno consentito al team di identificare specifici neuroni nell’MFC, denominati neuroni di errore di auto-monitoraggio, che si attivano immediatamente dopo che una persona ha commesso un errore, molto prima che ricevessero feedback sulla risposta. Per decenni, gli scienziati hanno studiato il modo in cui le persone riconoscono gli errori usando elettrodi posizionati sulla superficie del cranio che misurano l’attività elettrica aggregata di migliaia di neuroni. Questi cosiddetti elettroencefalogrammi rivelano che una particolare firma dell’onda cerebrale, chiamata negatività correlata all’errore (ERN), è comunemente vista sul cranio sopra l’MFC subito dopo che una persona ha commesso un errore. Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno misurato simultaneamente l’ERN e l’accensione dei singoli neuroni di errore. Hanno scoperto due aspetti fondamentali del nuovo ERN. Il livello di attività di un neurone di errore era correlato positivamente con l’ampiezza dell’ERN: più grande era l’ERN per un errore particolare, più i neuroni di errore erano attivi. Questa scoperta rivela che un’osservazione dell’ERN, una misura non invasiva, fornisce informazioni sul livello di attività dei neuroni di errore trovati in profondità nel cervello. In secondo luogo, hanno scoperto che questa correlazione ERN-singolo neurone, a sua volta, prediceva se la persona avrebbe cambiato il proprio comportamento, cioè se rallentasse e si focalizzasse maggiormente per evitare di commettere un errore nella risposta successiva. Se i neuroni di errore erano attivi, ma la firma ERN a livello del cervello non è stata vista o era debole, la persona potrebbe ancora riconoscere di aver commesso un errore, ma non ha modificato il proprio comportamento per l’attività successiva. I ricercatori hanno trovato ulteriori prove specifiche per parti del circuito coinvolte. Hanno trovato i neuroni di errore in due parti diverse della MFC: la corteccia cingolata anteriore dorsale (dACC) e l’area motoria pre-supplementare (pre-SMA). I risultati rivelano una gerarchia di elaborazione – una struttura organizzativa del circuito a livello di singolo neurone che è importante per il controllo esecutivo del comportamento. La ricerca potrebbe anche avere implicazioni per la comprensione del disturbo ossessivo-compulsivo, una condizione in cui una persona tenta continuamente di correggere gli “errori” percepiti. Per esempio, alcune persone con questa condizione sentiranno il bisogno di controllare ripetutamente, in un breve periodo di tempo, se hanno chiuso a chiave la loro porta. Alcune persone con disturbo ossessivo-compulsivo hanno mostrato di avere un potenziale ERN anormalmente grande, indicando che il loro circuito di monitoraggio degli errori è iperattivo. La scoperta dei neuroni di errore potrebbe facilitare nuovi trattamenti per sopprimere questa iperattività. I ricercatori sperano poi di identificare in che modo l’informazione proveniente dai neuroni di errore attraversa il cervello per produrre cambiamenti comportamentali come il rallentamento e la messa a fuoco. Finora, hanno identificato due regioni cerebrali nella corteccia frontale che sembrano essere parte di una sequenza di fasi di elaborazione, ma, naturalmente, l’intero circuito sarà molto più complesso di così. Un’importante strada futura sarà quella di combinare studi che hanno una risoluzione molto fine, come questa, con studi che usano l’fMRI [risonanza magnetica funzionale] che ci danno un campo visivo del cervello intero.

Daniele Corbo

Bibliografia: “Single-Neuron Correlates of Error Monitoring and Post-Error Adjustments in Human Medial Frontal Cortex” by Zhongzheng Fu, Daw-An J. Wu, Ian Ross, Jeffrey M. Chung, Adam N. Mamelak, Ralph Adolphs, and Ueli Rutishauser in Neuron. Published December 4 2018.