Un nuovo lavoro dell'Università della California di Davis, mostra per la prima volta come l'attenzione visiva interessi l'attività in cellule specifiche del cervello.

Il documento, pubblicato il 26 Giugno nella rivista Nature, mostra che l'attenzione aumenta l'efficienza della segnalazione nella corteccia cerebrale del cervello e aumenta il rapporto segnale / rumore.

E' la prima volta che i neuroscienziati riescono a vedere il comportamento dei circuiti sinaptici, ad un livello altissimo di risoluzione, mentre valutano gli effetti dell'attenzione, ha annunciato il professor Ron Mangun, preside di Scienze Sociali alla UC Davis e ricercatore del Center for Mind and Brain dell'UC Davis.

Il cervello ricrea una mappa interna del mondo che vediamo attraverso gli occhi, mappando il campo visivo su specifiche cellule cerebrali. Gli esseri umani e i nostri parenti primati hanno la capacità di prestare attenzione agli oggetti nella scena visiva senza guardarli direttamente, spiega Mangun. "Essenzialmente noi 'vediamo con la coda dell'occhio', come si dice di solito. Questa capacità ci aiuta a individuare le minacce, e a reagire rapidamente per evitarle, come quando una macchina punta verso di noi attraversando col rosso ad alta velocità", continua.

Il ricercatore post-dottorato Farran Briggs ha lavorato con Mangun e con il professor Martin Usrey al Center for Neuroscience della UC Davis per misurare la segnalazione tra singole connessioni nervose (le sinapsi) nelle scimmie, mentre effettuavano un test cognitivo standard per l'attenzione: premere un joystick in risposta a uno stimolo che appariva nel loro campo visivo. Effettuando misurazioni su ciascun lato di una sinapsi che va verso la corteccia cerebrale, la squadra è riuscita a misurare quando si accendevano i neuroni, la forza del segnale e il rapporto segnale-rumore.

I ricercatori hanno scoperto che, quando gli animali prestavano attenzione a una zona all'interno il loro campo visivo, la potenza del segnale nella sinapsi corrispondente verso la corteccia diventava più efficace, e il segnale era potenziato rispetto al rumore di fondo. Combinando la psicologia cognitiva assodata con la neuroscienza, la tecnica apre nuove possibilità per la ricerca. "Ci sono molte questioni sull'attenzione che ora siamo in grado di indagare, come ad esempio quali meccanismi cerebrali sono disordinati nelle malattie che colpiscono l'attenzione", secondo Usrey.

Il metodo potrebbe essere utilizzato, per esempio, per sondare il sistema nervoso colinergico, che è danneggiato dall'Alzheimer. Potrebbe anche aiutare a comprendere meglio i disturbi dello sviluppo che coinvolgono i difetti di attenzione, come il deficit di attenzione da iperattività e l'autismo. "Si rivelerà importante per la comprensione e il trattamento di tutti i tipi di malattie", prevede Mangun.

Mangun nota che questo lavoro è un esempio dell'efficacia della collaborazione interdisciplinare per affrontare problemi complessi. Sia i ricercatori del Centro Mente e Cervello della UC Davis, che studia i meccanismi cerebrali cognitivi, che quelli del Centro per le Neuroscienze, che studia i meccanismi cerebrali molecolari e cellulari a livello di sistema, hanno apportato competenze specifiche allo studio collaborativo.

Il lavoro è stato finanziato dalla National Science Foundation e dal National Institutes of Health. Briggs è ora professore assistente alla Scuola di Medicina Geisel del Dartmouth College.

Fonte: University of California - Davis.

Riferimento: Farran Briggs, George R. Mangun, W. Martin Usrey. Attention enhances synaptic efficacy and the signal-to-noise ratio in neural circuits. Nature, 2013; DOI: 10.1038/nature12276

Pubblicato in Science Daily (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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