Da tempo ormai gli scienziati hanno le prove che la neocorteccia integra i cosiddetti flussi di informazioni “feedforward” e “feedback”. I dati feedforward sono quelli associati ai sistemi sensoriali del cervello e viaggiono dalla periferia (i nostri sensi) alle aree di ordine superiore della neocorteccia. Queste regioni cerebrali di alto livello inviano quindi informazioni di feedback per perfezionare e regolare l’elaborazione sensoriale. Questo flusso avanti e indietro di dati consente al cervello di prestare attenzione, conservare ricordi a breve termine e prendere decisioni.
Un semplice esempio è quando si vuole attraversare una strada trafficata. Ci sono alberi, persone, veicoli in movimento, segnali stradali, segnali e altro ancora. La tua neocorteccia di livello superiore dice al tuo sistema sensoriale quali meritano più attenzione per decidere quando attraversare.
Gyorgy Lur, Ph.D., assistente professore di neurobiologia e comportamento presso la School of Biological Sciences
L’interazione tra i sistemi di livello superiore e inferiore ci consente anche di ricordare ciò che hai visto quando hai dato un’occhiata a destra e sinistra per raccogliere le informazioni.
Se non avessi quella memoria a breve termine, continueresti a guardare avanti e indietro senza mai riuscire a muoverti. In effetti, se i nostri flussi di feedforward e feedback non lavorassero costantemente insieme, faremmo ben poco se non rispondere con i soli riflessi.
Finora gli scienziati non erano sicuri di come i neuroni nel cervello partecipassero a questi processi complessi. Recentemente, tuttavia, Lur e i suoi colleghi hanno scoperto che i segnali feedforward e feedback convergono su singoli neuroni nelle regioni parietali della neocorteccia. I ricercatori hanno anche scoperto che tipi distinti di neuroni corticali uniscono i due flussi di informazioni su scale temporali notevolmente diverse e hanno identificato l’architettura cellulare e circuitale alla base di queste differenze.
Gli scienziati sapevano già che l’integrazione di più sensi migliora le risposte neuronali. Se vedi solo qualcosa o semplicemente lo senti, il tuo tempo di reazione è più lento rispetto a quando lo vivi con entrambi i sensi contemporaneamente. Abbiamo identificato i meccanismi sottostanti che lo rendono possibile.
Gyorgy Lur, Ph.D.
Dall’osservazione dei dati dello studio si evince che gli stessi principi si applicano se un flusso di informazioni è sensoriale e l’altro è cognitivo.
La comprensione di questi processi è fondamentale per lo sviluppo di trattamenti futuri per disturbi neuropsichiatrici come disturbi dell’elaborazione sensoriale, schizofrenia e ADHD, nonché per ictus e altre lesioni alla neocorteccia.
Ad eseguire i lavori, oltre a Lur, c’è il dottorando di ricerca Daniel Rindner, che ha eseguito tutte le registrazioni neuronali ed è stato il primo autore dell’articolo. Insieme a lui anche il post-dottorando Archana Proddutur, il quale ha condotto modelli computazionali che hanno portato alla comprensione meccanicistica dei processi che integrano flussi di informazioni sensoriali e cognitive. La loro ricerca è stata supportata dalla Whitehall Foundation, dal National Institute of Mental Health, dal National Institute of Neurological Disorders and Stroke e dal National Institute on Deafness and Other Communications Disorders.