Quando pensiamo a eventi passati o futuri, usiamo una speciale frequenza delle onde cerebrali che ci permette di riprodurli velocemente, anche se a una risoluzione inferiore. (Illustrazione da Juliette Pepperell)

Gli scienziati della University of Texas di Austin hanno scoperto un meccanismo che può spiegare come il cervello riesce a ricordare quasi tutto ciò che è accaduto in un pomeriggio recente, o a fare un piano completo di come trascorrere un pomeriggio imminente, in una frazione del tempo che ha richiesto, o richiederà, per vivere l'esperienza.

Il passo avanti nella comprensione di una funzione finora sconosciuta nel cervello ha implicazioni per la ricerca in schizofrenia, nei disturbi dello spettro autistico, nell'Alzheimer e in altri disturbi in cui le esperienze reali e quelle che esistono solo nella mente possono diventare distorte.

Il meccanismo appena scoperto, che comprime le informazioni necessarie per recuperare e immaginazione i ricordi o per pianificare, e che li codifica su una frequenza delle onde cerebrali che è separata da quella usata per la registrazione di esperienze in tempo reale, è descritta in un articolo di copertina nell'edizione di stampa del 20 gennaio della rivista Neuron.

Le cellule cerebrali condividono diversi tipi di informazioni tra loro, usando vari tipi di onde cerebrali, proprio come le stazioni radio trasmettono su frequenze diverse. Laura Colgin, assistente professore di neuroscienze, Chenguang Zheng, ricercatore post-dottorato, ed i loro colleghi, hanno scoperto che una di queste frequenze ci permette di rivivere i ricordi - o di immaginare attività future - in modo «avanzamento veloce».

"La ragione per cui siamo entusiasti di questi risultati è che pensiamo che questo meccanismo possa aiutare a spiegare come si può immaginare una sequenza di eventi che si sta per fare in un tempo compresso", dice la Colgin. "Puoi pianificare gli eventi e pensare alle sequenze di azioni che farai. E tutto questo accade su una scala temporale più veloce quando lo stai immaginando, rispetto a quando si faranno effettivamente quelle cose".

Nel cervello, dei ritmi gamma veloci codificano i ricordi di cose che stanno accadendo in questo momento; queste onde insorgono rapidamente una dopo l'altra mentre il cervello elabora le informazioni ad alta risoluzione in tempo reale. Gli scienziati hanno capito che i ritmi gamma lenti (usati per recuperare i ricordi del passato, così come per immaginare e progettare il futuro) memorizzano più informazioni sulle loro onde più lunghe, contribuendo all'effetto «avanzamento veloce» mentre la mente elabora molti punti di dati con ogni onda.

La compressione mentale risulta essere simile a ciò che accade in un computer quando si comprime un file. Proprio come la compressione digitale, quando si riproduce un ricordo mentale o si immagina una sequenza imminente di eventi, questi pensieri avranno una quantità inferiore dei dettagli ricchi presenti nel materiale di partenza. La scoperta ha implicazioni per la medicina e per la giustizia penale e per altre aree in cui l'affidabilità della memoria può essere in discussione.

La Colgin rileva che la ricerca potrebbe anche spiegare perché le persone affette da schizofrenia, che stanno sperimentando ritmi gamma perturbati, hanno difficoltà a distinguere tra esperienze immaginate e reali. "Forse stanno trasmettendo i propri pensieri immaginati sulla frequenza sbagliata, quella di solito riservata alle cose che stanno realmente accadendo", dice la Colgin. "Questo potrebbe avere conseguenze terribili".

Per il seguito, i ricercatori prevedono di usare animali con disturbi neurologici simili ai disturbi dello spettro autistico e dell'Alzheimer umani per capire meglio quale ruolo ha questo meccanismo e studiare i modi per contrastarlo.

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Questa ricerca è stata finanziata dall'Esther A. and Joseph Klingenstein Fund, dalla Alfred P. Sloan Foundation, dal National Institute of Mental Health e dall'Office of Naval Research.