I ricercatori della Medical University of South Carolina riportano in Current Biology che il cervello utilizza aree visive simili per immagini e visione mentale, ma utilizza aree visive di basso livello in modo meno preciso con le immagini mentali rispetto alla visione. Questi risultati aggiungono conoscenza al campo perfezionando i metodi per studiare l’immaginazione e la visione mentale. A lungo termine, potrebbe avere applicazioni per disturbi della salute mentale che influenzano le immagini mentali, come il disturbo da stress post-traumatico. Un sintomo di PTSD è il ricorso di un ricordo visivo intrusivo di un evento traumatico. Se la funzione neurale alla base di questi pensieri invadenti può essere meglio compresa, potrebbero forse essere sviluppati trattamenti migliori per il PTSD. Lo studio è stato condotto da un gruppo di ricerca del MUSC ed i risultati aiutano a rispondere a una domanda secolare sulla relazione tra immaginazione mentale e visione. Sappiamo che le immagini mentali sono in qualche modo molto simili alla visione, ma non possono essere esattamente identiche. Volevano sapere specificamente in che modo era diverso. Per esplorare questa domanda, i ricercatori hanno utilizzato una forma di intelligenza artificiale nota come machine learning e approfondimenti della visione artificiale, che utilizza i computer per visualizzare ed elaborare le immagini. Esiste questo sistema artificiale simile al cervello, una rete neurale, che sintetizza le immagini. È come una rete biologica che sintetizza immagini. Il team ha addestrato questa rete per vedere le immagini e poi ha fatto il passo successivo per far immaginare al computer immagini. Ogni parte della rete è come un gruppo di neuroni nel cervello. Ogni livello della rete o neurone ha una funzione diversa nella visione e quindi nell’immaginario mentale. Per testare l’idea che queste reti siano simili alla funzione del cervello, i ricercatori hanno eseguito uno studio di risonanza magnetica per vedere quali aree del cervello sono attivate con immagini o visione mentale. Mentre si trovavano all’interno della risonanza magnetica, i partecipanti hanno visualizzato le immagini su uno schermo ed è stato anche chiesto loro di immaginare le immagini in diversi punti dello schermo. La risonanza magnetica ha permesso ai ricercatori di definire quali parti del cervello erano attive o silenziose mentre i partecipanti vedevano una combinazione di oggetti animati e inanimati. Una volta mappate queste aree del cervello, i ricercatori hanno confrontato i risultati dal modello al computer con la funzione del cervello umano. Hanno scoperto che sia il computer che il cervello umano funzionavano in modo simile. Le aree del cervello dalla retina dell’occhio alla corteccia visiva primaria e oltre sono entrambe attivate con visione e immaginazione mentale. Tuttavia, nelle immagini mentali, l’attivazione del cervello dall’occhio alla corteccia visiva è meno precisa e, in un certo senso, diffusa. Questo è simile alla rete neurale. Con la visione artificiale, le aree di basso livello che rappresentano la retina e la corteccia visiva hanno un’attivazione precisa. Con le immagini mentali, questa precisa attivazione diventa diffusa. Nelle aree del cervello oltre la corteccia visiva, l’attivazione del cervello o della rete neurale è simile sia per la visione che per l’immaginazione mentale. La differenza sta in ciò che sta accadendo nel cervello dalla retina alla corteccia visiva. Quando stai immaginando, l’attività cerebrale è meno precisa. È meno sintonizzato sui dettagli, il che significa che il tipo di sfocatura che si sperimenta nelle immagini mentali ha delle basi nell’attività cerebrale. Il team di ricerca spera che questi risultati e sviluppi nella neuroscienza computazionale possano portare a una migliore comprensione dei problemi di salute mentale. Lo stato di immaginazione simile a un sogno ci aiuta a distinguere tra i nostri momenti di veglia e di sogno. Nelle persone con PTSD, le immagini invasive di eventi traumatici possono diventare debilitanti ed allontanare dalla realtà nel momento. Comprendendo come funzionano le immagini mentali, gli scienziati possono comprendere meglio le malattie mentali caratterizzate da interruzioni nelle immagini mentali. Quando le persone hanno immagini davvero invasive di eventi traumatici, come nel caso del PTSD, un modo per pensarci è la disregolazione delle immagini mentali. C’è qualche sistema nel tuo cervello che ti impedisce di generare immagini molto vivide di cose traumatiche. Una migliore comprensione di come funziona nel PTSD potrebbe fornire informazioni su altri problemi di salute mentale caratterizzati da interruzioni delle immagini mentali, come la schizofrenia. Ma questo non sarà immediato. Per ora, il team si sta concentrando su come funzionano le immagini mentali e sono necessarie ulteriori ricerche per affrontare la connessione con la salute mentale. Una limitazione dello studio è la capacità di ricreare completamente le immagini mentali evocate dai partecipanti durante l’esperimento. È in corso lo sviluppo di metodi per tradurre l’attività cerebrale in immagini visualizzabili di immagini mentali. Questo studio non ha solo esplorato le basi neurologiche delle immagini viste e immaginate, ma ha anche posto le basi per la ricerca sul miglioramento dell’intelligenza artificiale. La misura in cui il cervello differisce da ciò che la macchina sta facendo ti dà alcuni indizi importanti su come differiscono cervelli e macchine. Idealmente, possono indicare una direzione che potrebbe aiutare a rendere l’apprendimento automatico più simile al cervello.

Daniele Corbo

Bibliografia: “Generative Feedback Explains Distinct Brain Activity Codes for Seen and Mental Images” by Jesse L. Breedlove, Ghislain St-Yves, Cheryl A. Olman, Thomas Naselaris. Current Biology

Immagine: The image is credited to Dr. Guenther Noack.