Questo è il modo in cui il tuo cervello prevede eventi futuri
I cervelli imparano come anticipare gli eventi futuri dai modelli. Questo processo è chiamato "tempistica anticipatoria" e ci consente di interagire con successo con il mondo che ci circonda. Come funziona?
Il tempismo anticipato è, in parte, ciò che ci consente di prendere le decisioni più appropriate in un mondo molto dinamico.
Ma su cosa si basa questo processo?
Un nuovo studio condotto da ricercatori dell'Università della California, Berkeley, spiega che, nell'anticipare un evento, il cervello umano conta su due sistemi distinti.
"Che si tratti di sport, musica, linguaggio o anche di assegnare l'attenzione, il nostro 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", afferma il responsabile autore dello studio Assaf Breska, ricercatore post-dottorato in neuroscienze.
"Insieme", afferma l'autore senior dello studio, il Prof. Richard Ivry, "questi sistemi cerebrali ci consentono non solo di esistere nel momento, ma anche di anticipare attivamente il futuro".
Un sistema, hanno scoperto i ricercatori, ci consente di anticipare eventi futuri in base alle nostre esperienze passate, mentre un altro sistema si basa sull'identificazione di schemi ritmici.
Ma come funzionano questi due sistemi? "Si attivano" in momenti diversi, a seconda del contesto a cui dobbiamo rispondere?
Rispondere a questa domanda, ritengono gli autori dello studio, potrebbe anche aiutarci a capire meglio come funziona il cervello in diverse condizioni neurodegenerative.
A sua volta, ciò consentirebbe agli specialisti di elaborare strategie migliori per prendersi cura delle persone che vivono con una tale condizione.
Le regioni del cervello incaricate del "tempismo"
Nel recente studio - i cui risultati appaiono ora nella rivista PNAS - gli scienziati hanno lavorato con persone con malattia di Parkinson o degenerazione cerebellare.
Entrambe queste condizioni sono caratterizzate da problemi di coordinazione ed equilibrio, sebbene sembrino influenzare diverse regioni del cervello.
Mentre il Parkinson colpisce i percorsi neurali nei gangli della base, che è una regione incorporata in profondità nella corteccia cerebrale, nella degenerazione cerebellare, sono le cellule nervose nel cervelletto che muoiono progressivamente.
I ricercatori hanno confrontato i modi in cui le persone con ciascuna condizione hanno utilizzato i segnali temporali per rispondere a diversi test.
Tutti i partecipanti allo studio hanno risposto a due diverse sequenze di quadrati colorati che lampeggiavano sullo schermo di un computer. Nel primo esercizio, i quadrati colorati si succedevano a un ritmo costante e ritmico.
Nel secondo esercizio, i quadrati colorati si succedevano secondo uno schema diverso che non seguiva lo stesso ritmo costante.
Durante questi test, i ricercatori hanno osservato che i partecipanti con malattia di Parkinson tendevano a ottenere risultati migliori nell'esercizio a schema complesso, mentre quelli con degenerazione cerebellare hanno risposto meglio al test di successione ritmica.
"Mostriamo che i pazienti con degenerazione cerebellare sono compromessi nell'utilizzo di segnali temporali non ritmici, mentre i pazienti con degenerazione dei gangli della base associata al morbo di Parkinson sono compromessi nell'uso di segnali ritmici", afferma il prof. Ivry.
Questi risultati hanno permesso al team di identificare quali aree del cervello erano collegate a quale sistema di temporizzazione anticipatoria. Gli autori hanno concluso che il tempo ritmico corrisponde ai gangli della base, mentre il tempo dell'intervallo - basato sui ricordi di esperienze precedenti - corrisponde al cervelletto.
Implicazioni cliniche
È importante sottolineare che, aggiungono i ricercatori, questo sfida le teorie precedenti suggerendo che la tempistica anticipatoria è il risultato di un sistema monolitico.
"I nostri risultati suggeriscono almeno due modi diversi in cui il cervello si è evoluto per anticipare il futuro", spiega Breska.
“Un sistema basato sul ritmo è sensibile agli eventi periodici nel mondo come è inerente alla parola 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. "
Assaf Breska
Inoltre, aggiungono gli autori, lo studio suggerisce che se uno di questi due sistemi smette di funzionare correttamente, il cervello potrebbe effettivamente fare affidamento sull'altro per i tempi anticipatori. Ciò può avere importanti implicazioni sul modo in cui gli specialisti gestiscono la cura delle persone con malattia di Parkinson o degenerazione cerebellare.
"Il nostro 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 rendere più facile per loro interagire con il mondo di fronte ai loro sintomi ", Osserva Breska.
I ricercatori ritengono che alcuni modi per aiutare le persone a far fronte ai danni a uno dei due sistemi di "temporizzazione" nel cervello potrebbero includere app e giochi per computer progettati per allenare il cervello, così come tecniche di stimolazione cerebrale profonda.
