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Apprendimento influenzato da stimolazione dei neuroni della dopamina
La stimolazione di una certa popolazione di neuroni all'interno del cervello può alterare il processo di apprendimento, secondo un team di neuroscienziati e neurochirurghi dell'Università della Pennsylvania.
Un rapporto nel Journal of Neuroscience descrive per la prima volta che l'apprendimento umano può essere modificato dalla stimolazione dei neuroni contenenti dopamina in una struttura profonda del cervello nota come substantia nigra.
I ricercatori suggeriscono che la stimolazione può alterare l'apprendimento polarizzando gli individui a ripetere le azioni fisiche che portano una ricompensa.
"Stimolare la substantia nigra, mentre i partecipanti ricevono una ricompensa, li porta a ripetere l'azione che ha preceduto la ricompensa, suggerendo che questa regione del cervello ha un ruolo importante nel modulare l'apprendimento associativo basato sull'azione", ha detto il co-autore senior Michael Kahana, PhD, professore di Psicologia alla Scuola di Arti e Scienze della Penn.
Undici partecipanti allo studio sono stati sottoposti a stimolazione cerebrale profonda (DBS), un trattamento del Parkinson. Durante una porzione di veglia della procedura, i partecipanti hanno eseguito un gioco per computer in cui sceglievano tra coppie di oggetti che portavano diversi gradi di ricompensa (come scegliere tra slot machine truccate in un casinò).
Gli oggetti sono stati visualizzati sullo schermo del computer e i partecipanti dovevano selezionarli premendo i pulsanti sul controllo manuale. Quando ottenevano un premio, veniva loro mostrato uno schermo verde e sentivano il suono di un registratore di cassa (come sarebbe successo in un casinò). I partecipanti non sapevano quali oggetti avevano la probabilità maggiore di dare una ricompensa, ma sapevano che il loro compito era capire quali opzioni erano "buone" sulla base di tentativi ed errori.
Quando veniva fornita una stimolazione alla substantia nigra in seguito ad una ricompensa, i partecipanti tendevano a ripremere il pulsante che aveva provocato la ricompensa. Questo succedeva anche quando l'oggetto premiato non era più associato a tale pulsante, portando ad un peggioramento della prestazione sul gioco, quando la stimolazione veniva data (precisione del 48 per cento), rispetto a quando la stimolazione non veniva data (67 per cento).
"Anche se sospettavamo, sulla base di precedenti studi in modelli animali, che questi neuroni dopaminergici nella substantia nigra avessero un ruolo importante nel capire la ricompensa, questo è il primo studio a dimostrare nell'uomo che la stimolazione elettrica nei pressi di questi neuroni può modificare il processo di apprendimento", ha detto il co-autore senior dello studio Gordon Baltuch, MD, PhD, professore di Neurochirurgia nella Scuola Perelman di Medicina all'Università della Pennsylvania. "Questo risultato ha anche possibili implicazioni cliniche attraverso la modulazione patologica dell'apprendimento basato sulla ricompensa, per condizioni come l'abuso di sostanze o un problema di gioco d'azzardo, o per migliorare il processo di riabilitazione in pazienti con deficit neurologici".
Il team di ricerca comprendeva anche Ashwin Ramayya, studente di Neuroscience MD/PhD alla Penn, e Amrit Misra dalla Drexel University. Lo studio è stato sostenuto dal National Institutes of Health.
Fonte: Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
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