La propagazione delle onde cerebrali sulla corteccia è un meccanismo di coordinamento dell’attività del cervello su larga scala che svolge un ruolo significativo nei processi cognitivi, in particolare per la memoria. A scoprirlo è stato un gruppo di ricercatori della Columbia University.

Sappiamo che il sistema nervoso produce ininterrottamente un’attività elettrica che segue diversi ritmi, e che può essere visualizzata con l’elettroencefalogramma sotto forma di onde, corrispondenti a un minimo e un massimo di attività.

Ogni tipo di onda è caratterizzato da uno specifico intervallo di frequenze e corrisponde a un particolare stato fisiologico di attività celebrale. Nello stato di veglia, per esempio, prevalgono le onde alfa, mentre nel sonno profondo le onde delta.

 

La ricerca

Le onde theta e alfa, in particolare, sono legate ai processi cognitivi, tuttavia il ruolo specifico svolto da queste onde è sempre stato poco chiaro. Finora, infatti, i ricercatori hanno sempre esaminato le proprietà delle oscillazioni alle singole frequenze nelle reti neurali locali o tra diverse aree del cervello, poiché per rilevare con accuratezza l’andamento di queste onde è necessario l’impianto di sottili elettrodi.

Joshua Jacobs, ricercatore della Columbia Univarsity, e i suoi colleghi hanno analizzato le registrazioni ottenute dal cervello di 77 pazienti con epilessia, a cui erano state impiantate una serie particolarmente diffusa di elettrodi in vista di un intervento chirurgico.

Misurando simultaneamente le singole oscillazioni dell’attività neuronale in tutti i punti, e studiando i dati con una sofisticata tecnica di analisi, i ricercatori hanno scoperto che le oscillazioni non interessano solo singoli neuroni o piccole reti o aree, ma sono delle vere e proprie onde che si propagano attraverso la corteccia a una velocità di 0,25-0,75 metri al secondo.

L’illustrazione mostra la direzione media di propagazione delle onde nelle diverse regioni del cervello umano. I colori corrispondono a diverse frequenze delle onde

Successivamente, confrontando l’andamento di queste onde con i risultati registrati nel momento in cui i soggetti erano impegnati a svolgere alcuni esercizi che stimolano la memoria, Jacobs e colleghi hanno osservato che la coerenza di queste onde era correlata con un buon esito del compito. Ciò significa, secondo i ricercatori, che il cervello usa le onde cerebrali per diffondere informazioni in diverse regioni, e che nei processi cognitivi interviene in modo significativo anche in aree cerebrali su larga scala.

La scoperta potrà essere utile nel perfezionamento delle tecniche di rilevazione dell’attività neurale non invasiva, e per lo sviluppo di interfacce cervello-computer più efficienti, ovvero un mezzo di comunicazione diretto tra un cervello (o più in generale parti funzionali del sistema nervoso centrale) e un dispositivo esterno quale ad esempio un computer.