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GPS nel cervello: navigare nella relazione tra cervello e comportamento

1890 bacon travelers pocket map of londonBacon Traveler's Pocket Map of London 1890 (Fonte: Wikimedia Commons)

Immagina di essere un tassista prima che automobili e telefonini avessero un sistema GPS: una passeggera entra nella tuo taxi e ti chiede di portarla a un ristorante. Magari non sa l'indirizzo stradale, i punti di riferimento associati, e nemmeno la zona della città in cui si trova il ristorante. Trovare il ristorante e il percorso migliore per arrivarci sarebbe stato il tuo lavoro. Avresti dovuto essere un navigatore esperto.


Per diventare tassista a Londra devi diventare un GPS umano. Ottenere una licenza richiede di superare un test di 5 stadi minacciosamente chiamato 'The Knowledge' (la conoscenza). Padroneggiare 'The Knowledge' richiede anni e comporta l'apprendimento di 320 percorsi tra vari punti di riferimento, nella vastità di Londra, le cui strade possono essere descritte abbastanza, o non adeguatamente, come complesso.


La conoscenza di Londra dei tassisti è così profonda che l'esistenza stessa delle loro competenze suggerisce che è possibile per gli esseri umani costruire ciò che gli scienziati chiamano 'mappa cognitiva', una rappresentazione mentale dello spazio usata per calcolare la distanza, le indicazioni stradali e i percorsi tra i luoghi.


Almeno dal 1970, quando O'Keefe e Nadel hanno pubblicato il trattato 'L'ippocampo come una mappa cognitiva', gli scienziati hanno ipotizzato che noi generiamo rappresentazioni simili a mappe in una zona del cervello chiamata ippocampo. Le prove a sostegno di questa idea sono venute da studi su roditori che mostrano che dei neuroni nell'ippocampo 'sparano' quando i topi sono in certi luoghi di un recinto.


I tassisti di Londra hanno fornito una finestra unica sul modo in cui il cervello potrebbe acquisire e usare le conoscenze dello spazio. Le scansioni a risonanza magnetica (MRI) del cervello dei tassisti mostrano che, rispetto ai risultati prima della formazione in 'The Knowledge', queste persone hanno un ippocampo posteriore più grande. Questi dati supportano l'ipotesi che un navigatore esperto impegna più spesso e più profondamente il suo ippocampo, portandolo a diventare più grande.


Come navigatori, la maggior parte di noi non può nemmeno avvicinare l'abilità dei tassisti di Londra. Ma i navigatori di tutti i giorni comunque hanno una accuratezza molto variabile nella loro rappresentazione dello spazio. Alcune persone sono molto abili a costruire rappresentazioni di tipo mappa (Weisberg e Newcombe, 2018).


A causa delle osservazioni neuroanatomiche sui tassisti di Londra, ci siamo chiesti se le variazioni normali della capacità di navigazione sono correlate con il volume ippocampale. Abbiamo testato questa idea usando un ambiente virtuale modellato su un vero e proprio campus universitario. (Se hai un computer abbastanza veloce, puoi provarlo qui).


In questo ambiente virtuale, che noi chiamiamo Virtual Silcton, i nostri navigatori di tutti i giorni hanno viaggiato lungo due percorsi separati, imparando allo stesso tempo i nomi e le posizioni di otto edifici. Poi hanno imparato due percorsi che collegano i primi due percorsi, fornendo informazioni spaziali su come si possono integrare i primi due percorsi.


Le persone padroneggiano in modo diverso questo ambiente. Nel nostro campione di partecipanti, volevamo sapere se il volume ippocampale era correlato con l'accuratezza delle mappe cognitive del navigatore. Non abbiamo trovato alcuna correlazione tra volume dell'ippocampo e precisione di navigazione.


Che cosa ne facciamo di queste osservazioni? Una possibilità è che il volume dell'ippocampo rifletta le conseguenze dell'immagazzinamento di informazioni, piuttosto che il potenziale di calcolo. In altre parole, l'ippocampo è come un muscolo che risponde all'esercizio vigoroso. I tassisti di Londra hanno fatto l'esercizio pesante richiesto per far crescere il loro ippocampo. I navigatori buoni, ma non esperti, sono qualitativamente diversi: anche se possono costruire una mappa cognitiva, non lo fanno in modo abbastanza intensivo da produrre un cambiamento nel loro volume ippocampale.


Coerentemente con questa interpretazione, i pazienti di Alzheimer e le persone con danni all'ippocampo hanno problemi con la navigazione. Senza l'ippocampo, questi pazienti non hanno nemmeno i muscoli da esercitare, e quindi non sono in grado di costruire mappe cognitive.


Sin dai tentativi di Franz Gall con la frenologia, i neuroscienziati cognitivi hanno cercato di associare la struttura neurale con la funzione. Ora siamo più avanti rispetto a pensare che le irregolarità superficiali del cranio siano legate alle capacità cognitive o ai tratti della personalità. Ma qual è il correlato fisico delle competenze nel cervello? Almeno nel caso della navigazione spaziale, la risposta non è semplice.


La stessa tecnologia che ci permette di navigare senza problemi in qualsiasi parte del mondo, coinvolgendo a malapena il nostro GPS interno, potrebbe avere implicazioni per il futuro sviluppo delle capacità di navigazione. Nell'età moderna, perdere il dispositivo GPS potrebbe essere l'equivalente di danneggiare il nostro ippocampo.

 

 

 


Fonte: Anjan Chatterjee MD/FAAN (prof. di neurologia e psicologia alla University of Pennsylvania) e Steve Weisberg PhD.

Pubblicato su Psychology Today (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Referenze: Steven Weisberg, Nora Newcombe, Anjan Chatterjee. Everyday taxi drivers: Do better navigators have larger hippocampi? Cortex, 7 Feb 2019, DOI

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