Base corticale della capacità del neonato di reazione specifica ai volti
umani
GIOVANNA REZZONI
NOTE E NOTIZIE - Anno XVI – 23 febbraio 2019.
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: AGGIORNAMENTO]
La dimostrazione della presenza alla
nascita o dello sviluppo precoce
di abilità cognitive ha incontrato storicamente una notevole resistenza tra gli
psicologi dell’età evolutiva, sia perché la teoria del relativismo culturale
aveva consentito, nel corso del ventesimo secolo, di confutare molte tesi
innatiste di sapore ottocentesco, sia perché il procedere parallelo di
maturazione cerebrale post-natale e apprendimento rendeva plausibile che
pressoché tutte le maggiori abilità cognitive fossero progressivamente
acquisite secondo una generale cronologia comune, quale quella delle tappe
neuro-psico-motorie. Una svolta epocale si ebbe con
la realizzazione della cuffietta geodesica per la
rilevazione dell’elettroencefalogramma del neonato e del lattante durante
l’esecuzione di ingegnosi esperimenti, condotti con icone stilizzate di volti
umani e la valutazione delle risposte basate sul riflesso di suzione.
Attualmente è noto che i neonati possiedono una notevole capacità di
rilevare volti già pochi minuti dopo la nascita: un’abilità fondamentale in
chiave ecologica, in quanto strumentale alla vitale interazione con i
conspecifici. Quali sono le basi neurali del processo cognitivo che consente di
interpretare gli elementi percettivi salienti, con i loro reciproci rapporti
spaziali, nell’unità percettiva di un viso?
Marco Buiatti e colleghi coordinati da Giorgio Vallortigara hanno provato a rispondere a questo
interrogativo impiegando la rilevazione EEG e la stimolazione visiva
oscillatoria lenta (SOVS, da slow oscillatory visual stimulation). In tal modo, i ricercatori hanno
identificato una risposta specifica allo schema di volto umano nel neonato, la
cui origine corticale risulta corrispondere al circuito della corteccia cerebrale specifico per l’identificazione dei volti.
I risultati dello studio suggeriscono che lo sviluppo della percezione dei
volti nei lattanti potrebbe basarsi su una precoce sequenza di connessioni
corticali che si specializza nell’elaborazione interpretativa della morfologia
dei visi umani subito dopo la nascita.
(Buiatti M. et al., Cortical route for facelike pattern processing
in human newborns. Proceedings of the National Academy of
Sciences USA – Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.1812419116, 2019).
La provenienza
degli autori è la seguente: Center for Mind/Brain Sciences (CIMeC), University of Trento, Rovereto
(Italia); Department of Developmental and Social Psychology, University of
Padova, Padova (Italia); Pediatric Unit, Obstetrics and Gynecology Unit, Rovereto Hospital, Rovereto
(Italia).
Come si è accennato nell’introduzione, lo studio in vivo del cervello del neonato ha
rappresentato una vera e propria rivoluzione rispetto al passato, quando le
potenzialità funzionali potevano essere desunte indirettamente da conoscenze e
teorie dello sviluppo, a loro volta basate su dati morfologici statici e
concezioni culturali classiche. L’adattamento per l’uso nel neonato e nel
lattante di metodiche già impiegate nell’adulto, come nel caso della cuffietta geodesica impiegata nei primi fondamentali studi condotti
dal gruppo di Stanislas Dehaene, ha consentito di
rilevare correlati neurofunzionali di processi legati
alla cognizione, alla parola e alla coscienza. La messa a punto di tecniche non
invasive, sofisticate, sensibili ed efficaci per la rilevazione dell’attività
precoce del cervello in rapporto a stimoli calibrati e standardizzati ha
rappresentato una svolta decisiva per la ricerca che si avvale dell’elettroencefalografia
(EEG) per lo studio di potenziali correlati ad eventi (ERP, event-related potentials), della magnetoencefalografia
(MEG), della risonanza magnetica funzionale (fMRI, da
functional magnetic resonance imaging) e della
spettroscopia del vicino infrarosso (NIRS, da near infrared spectroscopy).
In particolare, le caratteristiche
di queste metodiche si possono così schematizzare in estrema sintesi:
1) la EEG/ERP studia variazioni del
campo elettrico, presenta un’eccellente risoluzione temporale, consente studi
in tutto l’arco della vita e comporta bassi costi;
2) la MEG registra variazioni del
campo magnetico, presenta eccellente risoluzione spaziale e temporale, è
impiegata negli adulti e in bambini piccoli, ma è costosa;
3) la fMRI
si basa su variazioni emodinamiche, presenta eccellente risoluzione spaziale,
impiegata negli adulti e in un limitato numero di studi su infanti, è
estremamente sensibile al movimento ed è costosa;
4) la NIRS si basa su variazioni emodinamiche, ha
una buona risoluzione spaziale, è impiegata in studi su bambini nei primi due
anni di vita, è sensibile al movimento e ha costi moderati[1].
Per l’interpretazione dei dati ottenuti con queste
metodiche e l’elaborazione teorica che si spera aiuti nella comprensione del
rapporto di significato esistente fra correlati neurofunzionali
e processi psichici, può essere utile conoscere gli studi che stanno
analizzando e interpretando la funzione psichica in vivo in assenza di coscienza, per scoprire i correlati dei
processi alla base della consapevolezza in stato di veglia[2].
Ritorniamo ora allo studio qui recensito.
La nostra specie è dotata di un’eccezionale capacità di riconoscimento dei
volti, una competenza che, negli adulti, è supportata da uno specifico insieme
di piccoli territori corticali
organizzati in rete e specializzati nell’elaborazione degli elementi
salienti che consentono, in generale, di rilevare una faccia e poi,
specificamente, di riconoscere un viso particolare e attribuirgli un’identità.
I neonati, già subito dopo la nascita, mostrano la tendenza ad orientarsi verso
l’immagine di un volto rispetto a stimoli alternativi non strutturati o con
differente struttura morfologica; la preferenza è conservata anche quando il
viso è rappresentato come un pattern
geometrico altamente schematico e posto in alternativa a stimoli studiati per
essere percettivamente equivalenti, ma dissimili dalla composizione che
caratterizza le facce umane. I sostrati neurali che consentono di esprimere
questa preferenza precoce sono già da alcuni anni indagati, ma risultano ancora
pressoché del tutto ignoti.
In particolare, un quesito posto al vaglio della
ricerca è se l’area dei volti
dell’adulto, ossia il territorio corticale visibile sulla faccia inferiore
dell’encefalo al confine tra lobo occipitale e temporale, corrispondente al giro fusiforme e danneggiato nella
prosopoagnosia, sia già attivo subito dopo la nascita o, invece, sia l’attività
di un differente circuito che consente nel tempo apprendimento e/o maturazione
necessari per lo sviluppo della memoria per i volti, prevalentemente supportata
dai complessi neuronici localizzati nel giro fusiforme.
Anche con l’intento di fornire una traccia per
rispondere a questo interrogativo, Buiatti, Vallortigara e colleghi hanno rilevato le risposte
elettroencefalografiche a schemi di volti umani (schematic face-like pattern) e a stimoli
differenti fungenti da controllo (non
face-like control stimuli)
di neonati svegli e attenti da uno a quattro giorni dalla nascita. Tali
esperienze visive sono state presentate con una dinamica oscillatoria “peekaboo”[3] (0.8 Hz) nella
tipica versione sperimentale del frequency-tagging
design.
Nonostante la durata molto limitata dei tempi di
attenzione dei neonati, è stato possibile stimare con affidabile precisione
risposte identificate in base alla frequenza per ciascuno stimolo, dal picco
dello spettro di frequenze elettroencefalografiche alla frequenza di
stimolazione.
In una gran parte degli elettrodi, gli stimoli
costituiti da schemi del volto orientati correttamente con la fronte in alto e
il mento in basso, evocavano una risposta frequency-tagged notevolmente e
significativamente più intensa di quella provocata dagli stimoli di controllo
costituiti da schemi del volto invertiti.
L’analisi finalizzata alla ricostruzione
dell’origine anatomica dell’attività corticale sottostante queste risposte
elettriche ha rivelato il reclutamento di una rete parzialmente lateralizzata
a destra, comprendente aree occipito-temporali laterali e aree parietali mediali, secondo la configurazione di un circuito
sovrapponibile a quello che è stato descritto nell’adulto per l’elaborazione
cognitiva dell’informazione visiva relativa ai volti.
Questi risultati suggeriscono che la rete neuronica
specializzata nella rilevazione, e poi nel riconoscimento dei volti umani, sia
già attiva alla nascita.
L’autrice
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”).
Giovanna Rezzoni
BM&L-23 febbraio
2019
_____________________________________________________________________________________________________________________
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] Note e Notizie 02-07-16 Disturbi di apprendimento verbale previsti dalla discriminazione uditiva. Si veda questa nostra recensione per un’analisi più approfondita di queste metodiche.
[2] Note e Notizie 13-01-18 Nuova misura per rilevare la coscienza nel cervello.
[3] Con questo termine si indica in inglese il gioco di celarsi e scoprire il viso sorridente ai bambini, accompagnando le due fasi con suoni vocali che in italiano sono bisillabici accentati, con differenze regionali.