Individuate nello striato specializzazioni psicologiche
GIOVANNI ROSSI
NOTE
E NOTIZIE - Anno XIV – 06 febbraio 2016.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind
& Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a
fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta
settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in
corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di
studio dei soci componenti lo staff dei
recensori della Commissione Scientifica
della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
Considerata nel suo insieme, quell’area subcorticale indicata in neurofisiologia col termine breve di striato è una parte del cervello di importanza cruciale per la pianificazione e l’esecuzione di atti, sequenze e comportamenti motori finalizzati, ed è un frequentatissimo oggetto di studio per molte ragioni, non ultima la patologia legata alla malattia di Parkinson. Solo di recente, i sistemi neuronici che appartengono a questa area sono stati approfonditamente indagati per la loro partecipazione ad uno spettro eterogeneo di funzioni non motorie e, in particolare, processi psichici.
Questo filone di studi, sicuramente appassionante, ha cercato di stabilire dei rapporti fra aree dello striato e processi neuropsichici isolabili o processi psicologici individualmente caratterizzati secondo i criteri tradizionali. Lo scopo di definire una mappa funzionale dello striato umano, si è rivelato finora difficile da perseguire, per limiti sia teorici che propriamente metodologici nella realizzazione dei progetti di ricerca. Fra gli aspetti che possono aver condizionato gli esiti di questa ricerca, vi è sicuramente un’inevitabile ma eccessiva focalizzazione su paradigmi sperimentali derivati dalla ricerca animale, con tutte le immaginabili conseguenze dovute alla mancanza di corrispondenza morfo-funzionale fra lo striato delle specie murine e quello dei primati, e dall’assenza nei roditori di reali equivalenti di importanti funzioni psichiche umane.
Un limite metodologico di tutta evidenza, anche se non facilmente superabile, è la tendenza dei ricercatori ad inferire e dedurre funzioni più dalla connettività anatomica che dall’attivazione selettiva per un compito sperimentale. Limite difficile da superare perché, se è vero che le connessioni fra aree rinviano a quanto già si conosce e si è conosciuto a partire da altri e più elementari paradigmi, è pur vero che, come spesso sottolinea il nostro presidente, l’attivazione selettiva è difficile da ottenere quando non si conosce la logica costitutiva dell’architettura funzionale del cervello e magari ci si ostina ad adottare criteri che separano ed individuano funzioni secondo teorie psicologiche o semplicemente per intuito e tradizione.
Nel tentativo di superare questi limiti ed ottenere una topografia psicologica dello striato, Wolfgang M. Pauli del Caltech di Pasadena, con colleghi del Texas e del Colorado, hanno impiegato un approccio di vasta scala guidato dai dati e virtualmente non condizionato, o poco influenzato, dai limiti che abbiamo appena indicato. Lo studio ha generato una precisa e comprensiva mappa funzionale, che ha associato direttamente le zone topografiche dello striato con il più esteso spettro di processi psicologici finora cimentati in questo tipo di ricerca.
Il valore
relativo ed attuale di questo lavoro è innegabile; la reale portata di quanto è
emerso e il suo valore assoluto in neurofisiologia attendono, naturalmente, il
vaglio di ulteriori studi (Pauli W. M., et al., Regional specialization within
the human striatum for diverse psychological functions. Proceedings of the National Academy
of Sciences USA – Epub ahead of print doi:
10.1073/pnas.1507610113, 2016).
La provenienza degli autori è la
seguente: Division of Humanities and Social Sciences, California Institute of
Technology, Pasadena, CA (USA); Department of Psychology and Neuroscience,
Institute of Cognitive Science, University of Colorado Boulder, Boulder, CO (USA);
Department of Psychology, University of Texas at Austin, Austin, TX (USA).
[Il lavoro è stato presentato da Marcus E. Raichle della Washington University di St. Louis].
La partecipazione dello striato ai processi cognitivi non è certo nuova e da oltre un decennio si è ipotizzato un ruolo importante di popolazioni neuroniche di quest’area nell’uso delle esperienze pregresse di successo e fallimento per ottimizzare le decisioni future, in una computazione che realizzerebbe un processo di apprendimento inconscio. In proposito, circa otto anni or sono, recensii un lavoro di Pessiglione e colleghi, pubblicato su Neuron[1], nel quale si erano studiati i correlati funzionali di un condizionamento subliminale in 20 volontari sottoposti ad una prova di scelta, mentre il loro cervello era sottoposto a fMRI. Così concludevo nella sintesi dei risultati:
“Sebbene i partecipanti non potessero percepire coscientemente i suggerimenti, sembravano imparare da questi: col procedere dell’esperimento, la percentuale di risposte corrette aumentava e, corrispondentemente, l’attività nello striato ventrale aumentava per il suggerimento che era di fatto una ricompensa mascherata e diminuiva per il suggerimento che rappresentava una punizione mascherata. L’esame delle immagini fMRI mediante un modello computerizzato ha mostrato che, durante il condizionamento, il valore dei suggerimenti e la previsione degli errori erano entrambi concordanti con l’attività dello striato ventrale.
Questi risultati individuano nella porzione anteriore dello striato la sede dei circuiti attivi nel processo di apprendimento inconscio e suggeriscono che, anche senza l’elaborazione cosciente dei suggerimenti contestuali, il nostro cervello è in grado di apprendere il loro valore di ricompensa e usarlo per generare una bias, ossia una tendenza implicita nelle decisioni”[2].
Oltre che ai processi cognitivi, le popolazioni neuroniche dello striato partecipano a funzioni che caratterizzano stati mentali ed atteggiamenti psicologici. Lo striato ventrale, ad esempio, è stato studiato per la sua partecipazione ai processi che caratterizzano lo stile affettivo-emozionale tipico dell’adolescenza[3].
Il rapporto fra stati della mente e processi cognitivi è evidente nel caso in cui la rievocazione di memorie positive promuove condizioni di benessere psicofisico; in un bell’articolo di recensione su questo argomento del novembre 2014 si legge del ruolo dello striato: “L’incremento di attività nell’area dello striato durante lo sviluppo di emozioni positive in corso di rievocazione e, ancor di più, la maggiore attività striatale in chi mostrava un miglioramento del tono dell’umore, tendendo all’allegria e all’ottimismo dopo l’esperienza, identificano la principale sede di elaborazione degli effetti positivi ed indicano che il cervello attribuisce all’esperienza positiva ricordata, attraverso il collegamento con i sistemi neuronici specificamente preposti al rinforzo, un valore in sé. Valore intrinseco per il quale è giustificato supporre un’importanza nell’adattamento psicologico alla realtà e nel favorire un equilibrio salutare di tutto l’organismo, attraverso una regolazione delle emozioni positive ed una promozione del benessere”[4].
Decadi di ricerca sugli animali e studi mediante metodiche di neuroimmagine sul cervello umano hanno consentito l’identificazione di zone striatali distinte ma non separate – in parte sovrapposte – che sono interconnesse con circuiti corticostriatali ed hanno un ruolo cruciale per l’organizzazione di sistemi funzionali cerebrali. A dispetto dei notevoli sforzi compiuti dai ricercatori per suddividere lo striato umano sulla base delle connessioni anatomiche e della connettività funzionale in fase di riposo (resting-state functional connectivity), la caratterizzazione dei differenti processi psicologici, verosimilmente collegati a ciascuna zona, ha finora deluso le aspettative, rimanendo un “lavoro in corso” costellato di problemi irrisolti. Wolfgang M. Pauli e colleghi hanno allora deciso, mediante un approccio basato sui dati e non influenzato da ipotesi, di analizzare su vasta scala dati di coattivazione provenienti da 5809 studi di imaging cerebrali umani.
I due principali obiettivi dello studio sono stati raggiunti:
1) sono state identificate con sufficiente precisione 5 zone distinte dello striato, che presentavano caratteristiche configurazioni (patterns) di coattivazione con regioni della corteccia cerebrale per distinti processi psicologici;
2) sono stati identificati i processi psicologici specifici per ciascuna zona.
I ricercatori hanno verificato che le configurazioni (pattern) di attivazione corticale rilevate consentivano di prevedere con buona approssimazione quale zona dello striato sarebbe stata maggiormente attiva. Criticamente, poi, ciascuna zona funzionale della regione striatale poteva essere associata direttamente a specifici processi psicologici, differentemente dallo standard interpretativo seguito negli studi precedenti che prevedeva inferenza indiretta o deduttiva dalle funzioni psicologiche tradizionalmente attribuite[5] alle aree della corteccia associate.
Coerentemente con i risultati con maggiore supporto sperimentale, i ricercatori hanno trovato un’associazione dello striato ventrale con l’elaborazione della ricompensa. Hanno poi rilevato che lo striato ventrale e l’adiacente caudato anteriore erano associati, rispettivamente, con processi di stima del valore della ricompensa e delle azioni.
Inoltre, i risultati emersi da questo studio hanno confermato una specializzazione, spesso trascurata, della parte posteriore del nucleo caudato nelle funzioni esecutive. Questo risultato è da sottolineare perché troppo spesso si tende a considerare questo importantissimo set di processi alla base del comportamento intelligente come un dominio esclusivo dei circuiti corticali fronto-parietali.
In conclusione, i dati emersi da questo studio delineano una precisa mappa funzionale all’interno della regione dello striato umano, sia in termini di rapporti con le aree corticali sia nella collocazione topografica di specifici processi psicologici.
L’autore della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla
lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE
E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
La Società Nazionale di Neuroscienze BM&L-Italia, affiliata alla International Society of Neuroscience, è registrata presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze, Ufficio Firenze 1, in data 16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione scientifica e culturale non-profit.
[1] Pessiglione M., et al. Subliminal instrumental
conditioning demonstrated in human brain. Neuron
59 (4): 525-7, 2008.
[2] Note e Notizie 25-10-08 Influenza subliminale nelle decisioni umane.
[3] Cfr. Note e Notizie 19-03-11 I comportamenti degli adolescenti e lo striato ventrale (Diane Richmond); fra gli autori (primo nome Pfeifer J. H.) vi sono Marco Iacoboni e Mirella Dapretto noti per gli studi sui neuroni specchio.
[4] Note e Notizie 29-11-14 La rievocazione di memorie positive può promuovere il benessere (Lorenzo L. Borgia); un articolo introdotto da una esergo dotta e suggestiva, che segue lo stimolante filo neuroscientifico dello studio sperimentale della memoria, passando per Bergson, Baudelaire e Proust.
[5] Spesso sulla base di un valore prioritario tradizionale (ruolo della neurofisiologia classica) o dalla significatività emblematica (funzione più importante di altre ugualmente associate a quell’area).