Migliorare la conoscenza delle basi
della cognizione
ROBERTO COLONNA
NOTE E NOTIZIE - Anno XVI – 26 ottobre
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: RECENSIONE]
A lungo, per
la conoscenza delle basi cerebrali della cognizione, del linguaggio e del
comportamento, ci si è dovuti accontentare delle inferenze anatomo-cliniche
derivate dallo studio anatomopatologico delle lesioni focali del cervello responsabili
di quadri sintomatologici analiticamente osservati e descritti. Nell’epoca
inaugurata dal neuroimaging, ossia dallo sviluppo di metodiche di
medicina nucleare e, soprattutto, di tomografia basata sulla risonanza
magnetica nucleare, ha avuto inizio lo studio morfo-funzionale del cervello
umano in vivo. Tecniche sempre più sofisticate, applicate alla risonanza
magnetica funzionale fMRI (functional magnetic resonance imaging), hanno
consentito di scoprire nuove connessioni – esemplare la scoperta della via
indiretta di connessione tra aree del linguaggio anteriori e posteriori
mediante trattografia – e di avviare l’impresa del
riconoscimento e della definizione, nella massa della sostanza bianca cerebrale,
dell’insieme delle connessioni funzionali che consentono la fisiologia psichica
umana. Attualmente, la connettomica è una
branca di studio seguita con grande interesse e notevoli aspettative da parte
di tutti i ricercatori e i professionisti delle discipline di studio del
cervello e della mente.
Per
comprendere come la cognizione e tutte altre funzioni mentali
alla base del comportamento umano emergano dalle interazioni fra le reti di
neuroni dell’encefalo, si indagano le direzioni causali nei rapporti fra le
reti. Gli approcci che caratterizzano associazioni statistiche fra serie
temporali neurali, ossia i metodi classici della connettività funzionale (FC)
costituiscono, con ogni probabilità, un buon punto di partenza per interpretare
le caratteristiche dell’interscambio funzionale che si realizza fra differenti
reti di cellule nervose dell’encefalo. Ma, per cercare di comprendere la ratio
neurofisiologica di quanto accade durante le attività studiate, è necessario
andare oltre la semplice associazione statistica. Per compiere questo salto di
livello conoscitivo, attualmente si dispone solo di un piccolo subset di
metodi FC, esplicitamente realizzato per consentire l’inferenza logica di interazioni
causali da associazioni di tipo statistico.
Andrew T.
Reid e colleghi hanno realizzato un interessante studio che mostra come sia
possibile, adottando le migliori pratiche attualmente in uso nel campo della
ricerca sulla FC e sviluppandole per ottenere nuovi strumenti efficaci, riuscire
a fare un salto di qualità nella comprensione neurofisiologica dell’attività
delle reti neuroniche.
(Reid A. T., et al. Advancing
functional connectivity research from association to causation. Nature
Neuroscience - Epub
ahead of print https://doi.org/10.1038/s41593-019-0510-4, 2019).
La provenienza degli autori è la seguente: School of
Psychology, University of Nottingham, Nottingham (Regno Unito);
Center for Molecular and Behavioral Neuroscience, Rutgers University, Newark,
NJ (USA); Department of Psychology, University of Miami, Coral Gables, Florida
(USA); Neuroscience Program, University of Miami Miller School of Medicine,
Miami, Florida (USA); Department of Data Analysis, Ghent University, Ghent Florida
(USA); Brain Science Institute, MOE Key Lab for Neuroinformation,
University for Electronic Science and Technology of China, Chengdu (Cina); Cuban Neuroscience Center, La Habana (Cuba).
Per introdurre lo
studio della connettività funzionale, recentemente Giovanna Rezzoni ha ricordato:
“Al centro degli studi diretti sul
cervello umano in funzione c’è l’analisi del complesso delle connessioni
funzionali macroscopiche dalle quali si ritiene dipenda tutto lo psichismo: il connettoma. La connettomica – termine
introdotto dal fisico Sebastian Seung che lavora nel
campo delle neuroscienze all’Università di Princeton – indaga da tempo i
profili di alterazione delle connessioni cerebrali associate alla
psicopatologia, e questa branca della ricerca è seguita con attenzione dalla
nostra società scientifica: Baker e colleghi, analizzando i connettomi funzionali di un vasto campione, includente 402 pazienti affetti
da psicosi e disturbi affettivi non psicotici, hanno acquisito dati e dedotto concetti
di estremo interesse”[1].
Andrew T. Reid e colleghi
individuano le migliori
pratiche impiegate attualmente dai ricercatori in differenti aree della ricerca
sulla FC e sviluppano modelli in grado di illustrare come i metodi per l’analisi
funzionale delle connessioni possono essere perfezionati per migliorare le inferenze
logiche circa i meccanismi neurali con proprietà di interazioni neuroniche
causali, come un’ontologia comune per facilitare il progresso complessivo che
si ottiene con i vari approcci FC.
Nel loro studio,
gli autori dimostrano come le più comuni misure di FC, ossia correlazione
e coerenza, riducano il set di modelli causali di probabilità, facilitando
inferenze causali a dispetto delle notevoli limitazioni note.
Infine, Reid e colleghi suggeriscono misure alternative di FC per cominciare
a migliorare immediatamente le inferenze causali nella comprensione degli
eventi funzionali cerebrali, andando oltre le misure convenzionali di FC.
Per coloro che siano interessati al
dettaglio tecnico di quanto esposto in questo studio – e in particolare quanti
vogliano studiare e applicare i principi proposti da Reid e colleghi – si rimanda
alla lettura integrale del testo del lavoro originale. Per quanto riguarda noi,
si spera che l’aver proposto all’attenzione dei nostri lettori l’esistenza di
questi nuovi strumenti conoscitivi possa rivelarsi di utilità pratica nella
ricerca.
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”).
Roberto Colonna
BM&L-26 ottobre 2019
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