Quando il cervello lavora come il GPS

SCOPERTE – Come fa il cervello umano a creare una mappa dell’ambiente in cui ci troviamo? E come riusciamo a orientarci in quell’ambiente? I neuroscienziati studiano da decenni questo meccanismo, che è stato paragonato a quello di un GPS: ora una ricerca pubblicata sulla rivista Neuron e condotta da un gruppo di ricercatori della Florida State University fa luce su un nuovo aspetto di questo sistema.

Le cellule del cervello che ci aiutano a capire dove ci troviamo e come dobbiamo muoverci furono identificate per la prima volta negli anni Settanta da John O’Keefe (grazie a questa scoperta il ricercatore riceverà nel 2014 il premio Nobel per la Medicina insieme a May-Britt Moser ed Edvard Moser). O’Keefe scoprì i primi elementi del “GPS del cervello”, individuando una serie di cellule, dette cellule di posizione (place cell), che servono per creare la mappa dello spazio in cui ci troviamo. Nel corso degli anni 2000, May-Britt e suo marito Edvard Moser identificarono un altro tipo di cellule nervose, le grid cell (cellula a griglia). Questi neuroni, che si trovano nella corteccia entorinale, si attivano quando ci troviamo in una determinata posizione e ci permettono di capire quale percorso dobbiamo seguire.

Le informazioni provenienti dai diversi sensi vengono integrate e trasformate in azioni in una regione del cervello detta corteccia parietale.Qui, con l’aiuto di altre aree cerebrali, la risposta viene registrata sotto forma di ricordo. Il ricordo agisce in seguito come una mappa: quando ci troviamo nello stesso posto,  la vista del luogo in cui siamo già stati (o di una parte di esso) verrà direttamente associata alla mappa mentale dello spazio e il cervello sarà in grado di indicarci in quale direzione muoverci.

La ricerca pubblicata di recente su Neuron ha chiarito un dettaglio del meccanismo di orientamento, ha cioè scoperto che le informazioni vengono elaborate non solo da cellule singole, ma anche da gruppi di cellule. Come spiega in un comunicato Aaron Wilber, primo autore dello studio, questi cluster in grado di generare una risposta fisica si disassemblano e si riassemblano man mano che il cervello riceve nuovi stimoli e si formano nuovi ricordi. In altre parole, sono queste connessioni che ci permettono di muoverci in uno spazio che conosciamo: ci orientiamo perché il cervello associa un’azione (per esempio voltare a destra) a un determinato luogo in cui siamo già stati (per esempio un incrocio).

Nello studio i ricercatori hanno registrato l’attività di varie aree del cervello dei topi e hanno individuato alcune regioni che mostravano determinati pattern di attività e che risultavano essere associate ad azioni particolari. Le registrazioni sono state ripetute anche durante il sonno: in base alla forma d’onda ottenuta, sono stati riconosciuti gli stessi schemi di attività celebrale individuati durante la fase di veglia, come se nei loro sogni gli animali stessero rivivendo le stesse azioni. Le differenze riscontrate riguardavano invece la velocità: le onde registrate durante il sonno avevano una velocità superiore di circa quattro volte rispetto a quelle registrate nella vita reale. Secondo Wilber, questo potrebbe spiegare la sensazione che a volte proviamo quando ci svegliamo da un sogno e ci sembra che sia passato molto più tempo di quanto in realtà non sia avvenuto. Forse i sogni avvengono a questa velocità perché ciò rende più semplice creare connessioni mentre dormiamo.

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