Ogni secondo, le funzioni cognitive del nostro cervello elaborano una quantità enorme di informazioni per prevedere il futuro e anticipare cosa accadrà nell’istante successivo. Incredibile, vero? Eppure, è un processo così naturale che non ce ne rendiamo conto: un meccanismo fondamentale per la nostra sopravvivenza. E ora, per la prima volta, gli scienziati hanno scoperto come funziona.
Il ruolo della corteccia cerebrale
La corteccia cerebrale, la parte più estesa del cervello dei mammiferi, svolge un ruolo cruciale nelle funzioni cognitive. Negli esseri umani, è responsabile della percezione, del pensiero, della memoria e del processo decisionale. Una recente ipotesi suggerisce che la sua funzione principale sia quella di prevedere eventi futuri, elaborando nuove informazioni sensoriali e confrontandole con le aspettative precedenti.
Uno studio pubblicato sulla rivista Neuron (ve lo linko qui) fornisce prove significative a sostegno di questa teoria. La ricerca, guidata dal dottor Yuriy Shymkiv, ricercatore post-dottorato nel laboratorio del professor Rafael Yuste, rappresenta un importante passo avanti nella comprensione del ruolo predittivo della corteccia.
La corteccia come macchina della memoria
“Abbiamo scoperto che la corteccia agisce come una macchina della memoria, codificando nuove esperienze e prevedendo il futuro molto prossimo”, spiega Shymkiv.
Il professor Yuste sottolinea l’importanza di questa scoperta per comprendere sia il funzionamento normale del cervello sia disturbi come la schizofrenia, dove la corteccia sembra non funzionare correttamente. La novità, spiega, è la differenza tra ciò che prevediamo accadrà e ciò che effettivamente accade.
Le funzioni cognitive e il meccanismo di rilevazione della novità
Il team ha iniziato la ricerca progettando uno studio per identificare come i topi rispondevano a una combinazione di stimoli sensoriali familiari e nuovi. Gli stimoli erano suoni riprodotti a diverse altezze. Dopo aver esaminato la corteccia uditiva dei topi, hanno scoperto che gruppi di neuroni rispondevano non solo al suono riprodotto, ma anche al suo grado di novità.
In modo interessante, hanno osservato che ogni suono lasciava una traccia di attività neuronale, che hanno chiamato “eco”, che monitorava gli input sensoriali nel tempo e formava memorie a breve termine degli input recenti.
Per approfondire queste scoperte, il team ha costruito un modello di rete neurale della corteccia uditiva e lo ha addestrato a rilevare stimoli nuovi. Il modello ha replicato quanto osservato nei topi, dimostrando che le reti di neuroni utilizzavano anche “echi” di attività per memorizzare un modello dell’ambiente e utilizzarlo per rilevare i cambiamenti.
La corteccia cerebrale costruita per “prevedere” il futuro? Implicazioni per la comprensione della schizofrenia
La ricerca, come detto, offre anche nuove prospettive sul ruolo primario che la corteccia cerebrale svolge nella schizofrenia. I clinici sanno da anni che le persone affette da schizofrenia non sono abili nel distinguere le informazioni nuove da quelle vecchie.
“Siamo molto entusiasti che queste scoperte possano approfondire la nostra comprensione di questa parte cruciale del cervello e potenzialmente offrire importanti spunti sui casi in cui queste funzioni cognitive non funzionano correttamente – e sui modi per risolverli”, afferma Yuste.
Il futuro della ricerca
Le implicazioni di questa scoperta sono vaste. La comprensione di come il cervello può prevedere il futuro e rispondere agli eventi potrebbe portare a nuovi trattamenti per disturbi neurologici e psichiatrici. Senza contare lo sviluppo di sistemi di intelligenza artificiale più avanzati, ispirati al funzionamento naturale del cervello.
Lo studio dimostra che la previsione del futuro non è solo una funzione accessoria del cervello, ma una delle sue capacità fondamentali, profondamente integrata nel modo in cui percepiamo e interagiamo con il mondo che ci circonda.
