Astrazioni di neuroni visuomotori prefrontali
GIOVANNI
ROSSI
NOTE E NOTIZIE - Anno XXI – 04 maggio
2024.
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]
Le nostre azioni della vita quotidiana sono in
genere guidate da interpretazioni percettive dell’ambiente che ci circonda. All’interno
di un determinato contesto, le interpretazioni percettive possono essere stereotipicamente associate a specifiche azioni. Ad
esempio, quando siamo alla guida dell’auto in una circostanza in cui un notevole
flusso di veicoli porta progressivamente al formarsi di un intasamento e
vediamo rallentare la vettura che ci precede, automaticamente solleviamo un po’
il piede dall’acceleratore, riducendo immediatamente la velocità; se poi
vediamo l’auto che ci precede di nuovo procedere speditamente, subito
aumentiamo la pressione del piede destro sul pedale, accelerando anche noi, così
da seguire allo stesso regime di marcia.
Questo è più o meno ciò che accade quando il
traffico perde scorrevolezza su una tangenziale o su una grande arteria urbana,
ma più spesso, percorrendo le frequentatissime vie di un centro cittadino ci
troviamo di fronte a condotte di guida irregolari: l’autista che ci precede
procede a scatti, oppure, infastidito da frequenti arresti e ripartenze,
riparte lentissimamente per non frenare e ripartire al successivo stop and
go di chi lo precede; senza contare gli automobilisti indisciplinati che
improvvisano manovre che ci obbligano a contromisure per evitare un impatto. In
questi casi, l’associazione automatica del modello informativo visivo con il
movimento di un piede non è più sufficiente: è necessario un intervento
cosciente per un agire ponderato e appropriato alla circostanza.
Ecco, in passato si distingueva fra la procedura
automatica, che ci consente di regolare la guida sull’auto che ci precede, dall’intervento
dei processi coscienti, che compiono astrazioni necessarie a formulare giudizi
e prendere rapide decisioni. In altri termini, si applicava un paradigma della
neurofisiologia classica, che attribuiva gli automatismi al controllo non
cosciente del sistema extrapiramidale e ogni forma di processo astratto di
ponderazione per esprimere un giudizio, all’elaborazione neocorticale da parte
di reti coordinate da aree della regione prefrontale. Ma, se questo criterio
dicotomico fosse corretto e appropriato per il nostro esempio, allora vorrebbe
dire che il giudizio percettivo automatico sul movimento dell’auto che ci
precede è accurato e sufficiente per spiegare il nostro efficace adeguamento di
velocità alle circostanze. Numerose evidenze sperimentali hanno dimostrato,
invece, che le nostre stime percettive dei cambiamenti di velocità delle
automobili sono altamente imperfette. Dunque, la nostra ordinaria e ottimale gestione
automatica della guida nelle condizioni dell’esempio, si avvale di un’elaborazione
extra-percettiva che in una frazione di secondo consente una ponderazione, un
vaglio.
Il processo cerebrale che consente questo vaglio, la
decisione opportuna e la sua immediata esecuzione è convenzionalmente definito
con la parola inglese deliberation, che non
vuol dire “deliberazione”, ma corrisponde a questa definizione dei
neurofisiologi: il processo computazionale consistente nel ponderare le
evidenze in favore di differenti opzioni di scelta.
In circostanze contestuali stabili, le regioni
cerebrali impegnate nella selezione dell’azione sembrano rappresentare tali
processi di deliberazione come una competizione fra possibili piani d’azione.
Nell’esempio della guida nel traffico, questo vorrebbe dire che il processo di
valutazione ponderata è posto in essere come una competizione, almeno in parte,
tra un set di motoneuroni responsabili del sollevamento del piede dall’acceleratore
e un secondo set motoneuronico responsabile dell’atto
di premere il pedale. In linea di principio, questa strategia “intenzionale”
può essere considerata per molti tipi di decisione che culminano in azioni. In
alternativa, il processo decisionale guidato dalla percezione potrebbe
implicare la competizione tra un set di neuroni responsabile della percezione
del rallentamento dell’automobile che ci precede e un set di neuroni
responsabile della percezione dell’accelerazione dell’automobile che ci
precede. Il risultato del processo di ponderazione informerebbe l’azione
seguente. La distinzione chiave è che questo tipo di processo di valutazione
implica più proposizioni astratte, non associate al “movimento per sé”.
Il comportamento naturale ha luogo in molti contesti
differenti, e perciò generalmente richiede un’associazione flessibile tra
interpretazione percettiva e risposta motoria. È stato ipotizzato
che, quando è richiesta tale flessibilità, il processo di ponderazione (deliberation) possa consistere in una competizione
fra varie interpretazioni possibili dell’ambiente sensoriale piuttosto
che tra possibili piani d’azione. Julie A. Charlton & Robbe L. T. Goris hanno posto al vaglio sperimentale tale ipotesi,
ottenendo risultati molto interessanti.
(Julie
A. Charlton & Robbe L. T. Goris, Abstract deliberation by visuomotor
neurons in prefrontal cortex. Nature
Neuroscience – Epub ahead
of print doi: 10.1038/s41593-024-01635-1,
2024).
La provenienza degli autori
è la seguente: Center for Perceptual Systems, The
University of Texas at Austin, Austin, Texas (USA).
Come si è già ricordato, il vaglio, la ponderazione operata dai neuroni
dei sistemi attivi non si sa se avviene come comparazione e scelta tra piani
motori oppure tra interpretazioni degli stimoli percettivi; Charlton e
Goris hanno sottoposto a verifica sperimentale la seconda
delle due possibilità. A questo scopo i ricercatori hanno studiato l’attività
di popolazioni neuroniche della corteccia prefrontale di macachi
addestrati a riportare flessibilmente giudizi percettivi di stimoli
visivi ambigui.
I ricercatori hanno rilevato che l’attività delle
cellule nervose della popolazione prefrontale studiata nei macachi,
inizialmente rappresenta la formazione di una scelta percettiva, prima
che avvenga la transizione nella rappresentazione del piano motorio.
La forza dello stimolo e l’attesa pregressa conducono entrambe
alla formazione di una scelta percettiva, e non alla formazione di un
piano d’azione.
Questi risultati suggeriscono che i neuroni
dei circuiti prefrontali implicati nella selezione delle azioni
sono anche impiegati per la valutazione di proposizioni astratte
separate da uno specifico piano motorio. Questo dato induce gli autori a
ritenere di aver individuato un meccanismo cruciale per il ragionamento
astratto.
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”).
Giovanni
Rossi
BM&L-04 maggio 2024
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