Controllo
temporale delle azioni della corteccia prefrontale
LORENZO L. BORGIA
NOTE E
NOTIZIE - Anno XXIII – 16 maggio 2026.
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]
Prefrontal Cortex di Joaquin Fuster, l’opera
monografica che per tanti anni ha costituito il riferimento principale per lo
stato dell’arte delle conoscenze su questa regione cerebrale, considerava l’organizzazione
temporale dell’azione come compito di fondo e principale di questa
struttura che, nelle sue suddivisioni funzionali interne, interviene nella
massima parte dei processi cognitivi e delle attività psichiche umane. In
realtà, la definizione temporale ha un ruolo cruciale nell’organizzazione
razionale di base del materiale psichico, prima ancora che nella
temporizzazione dei sottoprocessi che consentono l’esecuzione efficace di atti
finalizzati al perseguimento di uno scopo definito. Conosciamo molti aspetti,
da quelli neurobiologici a quelli neuropsicologici, delle attività dei circuiti
neuronici della corteccia prefrontale che contribuiscono all’organizzazione
temporale delle azioni, ma non conosciamo il dettaglio dei processi che
consentono alla corteccia prefrontale di controllare temporalmente le attività
neuroniche alla base delle azioni.
Xin Ding e colleghi, per
andare a definire questi processi sulla base di evidenze emerse da studi
pregressi, hanno focalizzato la loro attenzione sui due grandi fasci di
proiezione che dalla corteccia prefrontale raggiungono, rispettivamente, il
talamo e lo striato. I due tratti cortico-talamico e cortico-striato sono stati
studiati combinando differenti approcci: studio neurofisiologico, fotometria
specifica per le fibre di proiezione, tecnica optogenetica e sequenziamento di
RNA da singolo nucleo, allo scopo di mappare l’attività di queste due
importantissime connessioni. L’analisi ha rivelato dati molto significativi.
(Ding X. et al., Distinct activity in
prefrontal projections promotes temporal control of action. Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead
of print doi: 10.1073/pnas.2538059123, 2026).
La provenienza degli autori è la seguente: Department of Neurology, University of Iowa, Iowa
City, IA (USA); Department of Pharmacology and Neuroscience, University of
Iowa, Iowa City, IA (USA); Department of Neurology, University of Minnesota,
Minneapolis, MN (USA); Iowa Neuroscience Institute, University of Iowa, Iowa
City, IA (USA).
Durante l’espletamento di compiti cognitivi
che ci consentono di studiare le basi delle funzioni superiori della corteccia
cerebrale, i neuroni prefrontali presentano attività diverse in processi quali
la memoria di funzionamento (working memory), l’attenzione e la
temporizzazione dell’esperienza e degli atti mentali e materiali. Per
comprendere meglio il significato di questa differenziazione funzionale, Xin Ding e colleghi hanno indagato l’attività
delle popolazioni neuroniche prefrontali in rapporto alla loro connettività
anatomica. A questo scopo hanno sfruttato, nel topo, strumenti specifici per
circuito, per catturare l’attività all’interno delle proiezioni prefrontali
durante la temporizzazione degli intervalli: un processo cognitivo altamente
traduzionale che richiede la working memory, per le regole temporali,
e l’attenzione al passare del tempo per stimare gli intervalli temporali
della durata di vari secondi.
I ricercatori hanno adottato la
registrazione neuronica per catturare l’attività prefrontale durante la
temporizzazione degli intervalli, con i pattern principali
caratterizzati da aumento monotonico tempo-dipendente durante un intervallo
temporale.
Xin Ding e
colleghi hanno fatto ricorso alla tecnica dei virus retrogradi per
interrogare le proiezioni della corteccia prefrontale (PFC) al talamo
mediodorsale (PFC-MD) e allo striato mediodorsale (PFC-DMS).
L’indagine ha fatto emergere 3 risultati principali:
1) la fotometria delle fibre
specifica per circuito ha rivelato che le attività PFC-MD e PFC-DMS
codificavano segnali temporali distinti, con le proiezioni PFC-MD
tendenti al decremento funzionale e le proiezioni PFC-DMS tendenti
all’incremento funzionale verso la temporizzazione degli intervalli dei tempi
di risposta;
2) l’inattivazione
circuito-specifica ha rivelato che la soppressione delle proiezioni PFC-DMS
comprometteva la capacità interna di stima del tempo da parte dell’animale;
3) il sequenziamento RNA da singolo
nucleo, specifico per circuito, di neuroni prefrontali definiti dalle
proiezioni, ha rivelato distinti profili trascrittomici delle proiezioni PFC-MD
e PFC-DMS, con una maggiore ricchezza di geni associati agli strati corticali e
di geni quali Cux2, Camk2n1, Htr4 e Foxp2.
Questi dati suggeriscono che le
differenze nell’espressione genica e nella connettività distinguono l’attività
durante la temporizzazione degli intervalli. È questo un dato che sicuramene
costituisce un piccolo passo in avanti nel cammino della conoscenza
neurofisiologica dei processi della corteccia prefrontale che consentono il
controllo temporale dell’azione.
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”).
Lorenzo L. Borgia
BM&L-16 maggio 2026
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