Amy Kenny – Staff, Betterhumans

Un nuovo metodo per esaminare le onde cerebrali ha fornito le basi per una teoria olistica sul funzionamento del cervello.

Miguel Nicolelis della Duke University Medical Center in Durham, North Carolina e i suoi colleghi hanno ampliato una tecnologia impiegata in precedenza in un altro esperimento per abilitare le scimmie a muovere un arto robotizzato solo con la forza del pensiero, inserendo microelettrodi in aree del cervello del topo che sono coinvolte nelle elaborazioni motorie, sensorie e nella formazione della memoria.

Dopo aver registrato per giorni i segnali elettrici nei cicli sonno-veglia dei topi, i ricercatori hanno scoperto modelli distinti che marcano l’attività di cervello degli animali durante stati di veglia, sonno profondo e REM, incluso il consolidamento di memoria.

I ricercatori sono riusciti a distinguere nel cervello degli animali vari cambiamenti che marcano le transizioni tra le varie fasi del sonno. “Noi possiamo veramente predire tali cambiamenti, perché in un determinato momento, queste strutture diverse funzionano insieme per qualche centinaio di millesimo di secondo, per creare un modello sincronico che da un’impronta del cambiamento dallo stato precedente al prossimo”, afferma Nicolelis. Il tutto assomiglia a due computer che scambiano informazioni attraverso un modem, mentre sono sincronizzati nel processo.” Ci sono solamente poche transizioni fisiologiche da una fase del sonno ad un’altra, esattamente come nella chimica, dove solamente certe reazioni sono possibili.

Oggi, per fare scansioni del cervello ed osservare il suo funzionamento, la ricerca si è avvalsa di mezzi tecnologici come la risonanza magnetica e la tomografia computerizzata a base di emissioni di positroni. Questi mezzi riescono a dare solamente immagini rapide e poco stabili dell’attività del cervello e in ogni caso indizi indiretti, visto che misurano semplicemente l’afflusso di sangue.

Filtrando ed analizzando tantissimi segnali, il nuovo approccio offre la successione sequenziale su una mappa elettrica, permettendo ai ricercatori di misurare l’attività globale del cervello mentre si attraversano stati comportamentali diversi. “Tale capacità è importante perché è la prima misurazione fisiologica che può rivelare il comportamento globale del cervello, inclusa la coordinazione complessiva di molte aree” afferma Nicolelis. Questa scoperta rappresenta una chiave di lettura riguardante il funzionamento del cervello.

Le scoperte fatte da Nicolelis e i suoi colleghi, sono state pubblicate a giugno sul Journal of Neuroscience e hanno specificato che il cervello dei topi risponde in modo differente alle sensazioni tattili, se si tratta di un compito che viene svolto o se questi sono passivi e vengono stimolati.

Il “Santo Graal” della neurobiologia è stato il codice neurale dal quale il cervello trae le informazioni, afferma Nicolelis. “Ora possiamo dire che non esiste un solo codice neurale, perché il codice cambia continuamente a seconda dello stato interno del cervello, e secondo la strategia che l’animale seleziona per cercare l’ambiente.”
Organo adattabile

Questa scoperta implica che la percezione non può essere solo l’analisi delle informazioni entranti, ma può dipendere anche dallo stato interno del cervello per una durata determinata.

Il cervello non può essere cosi passivo come si pensava una volta , ma può essere invece un organo che si adatta in continuazione. Inoltre, il cervello non può essere analizzato come un insieme di scomparti, ciascuno responsabile per la sua propria funzione.
Il cervello intero sembra contribuire ad ognuna delle sue azioni. Questa scoperta potrebbe essere utile per studiare i cervelli sani e quelli con disturbi neurologici, aiutando a capire le malattie cerebrali.

Ora, Nicolelis e i colleghi stanno analizzando una serie più ampia di segnali per misurare l’attività che accompagna i cambi comportamentali.