Neuroscienziati del MIT hanno scoperto che le onde cerebrali provenienti dallo striato (rosso) e dalla corteccia prefrontale (blu) si sincronizzano quando l'animale impara a classificare i diversi schemi di punti. (Illustrazione: Jose-Luis Olivares / MIT)La mente umana può assorbire e analizzare rapidamente le nuove informazioni mentre vola da un pensiero a un altro.

Questi stati cerebrali rapidamente mutevoli possono essere codificati dalla sincronizzazione delle onde cerebrali in diverse regioni del cervello, secondo un nuovo studio condotto da neuroscienziati del MIT.

I ricercatori hanno scoperto che, mentre le scimmie imparano a classificare diversi modelli di punti, due aree cerebrali coinvolte nell'apprendimento - la corteccia prefrontale e lo striato - sincronizzano le rispettive onde cerebrali per formare nuovi circuiti di comunicazione.

"Stiamo vedendo la prova diretta delle interazioni tra questi due sistemi durante l'apprendimento, cosa mai vista prima. L'apprendimento per categorie produce nuovi circuiti funzionali tra questi due settori, e questi circuiti funzionali sono basati sul ritmo, che è fondamentale perché è un concetto relativamente nuovo nei sistemi di neuroscienze", spiega Earl Miller, il professore «Picower» di Neuroscienze al MIT e autore senior dello studio, che appare nel numero del 12 giugno di Neuron.

Ci sono milioni di neuroni nel cervello, e ognuno produce i suoi segnali elettrici. Questi segnali combinati generano oscillazioni note come onde cerebrali, che possono essere misurate con l'elettroencefalografia (EEG). Il gruppo di ricerca si è concentrato sui modelli di EEG della corteccia prefrontale, sede del sistema di controllo esecutivo del cervello, e del corpo striato, che controlla la formazione delle abitudini.

Il fenomeno della sincronizzazione delle onde cerebrali probabilmente precede i cambiamenti nelle sinapsi (le connessioni tra i neuroni), considerato alla base dell'apprendimento e della formazione della memoria di lungo termine, dice Miller. Egli crede che questo processo, noto come «plasticità sinaptica», richieda troppo tempo per giustificare la flessibilità della mente umana.

"Se possiamo cambiare i nostri pensieri da un momento all'altro, non possiamo farlo producendo costantemente nuove connessioni per poi metterle da parte nel cervello. La plasticità non avviene con questo tipo di scala di tempo", dice Miller, che è membro del Picower Institute for Learning and Memory del MIT. "Ci deve essere un modo di stabilire dinamicamente i circuiti per corrispondere ai pensieri che abbiamo in questo momento, e poi, se cambiamo idea un attimo dopo, quei circuiti si rompono in qualche modo. Pensiamo che le onde cerebrali sincronizzate possano essere il modo in cui lo fa il cervello".

L'autore principale del documento è Evan Antzoulatos, ex postdottorato del Picower Institute, che ora è all'Università della California di Davis.

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Negli studi di follow-up, i ricercatori stanno ora esaminando come il cervello impara più categorie astratte, e come l'attività nello striato e della corteccia prefrontale potrebbero riflettere quel tipo di astrazione.

La ricerca è stata finanziata dal National Institute of Mental Health.

Fonte:  Anne Trafton in Massachusetts Institute of Technology  (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti:  Evan G. Antzoulatosemail , Earl K. Milleremail. Increases in Functional Connectivity between Prefrontal Cortex and Striatum during Category Learning. Neuron, 2014 DOI: 10.1016/j.neuron.2014.05.005

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