lunedì 14 aprile 2014

Come il cervello aiuta la nostra attenzione

di Alberto Carrara, LC
Coordinatore del Gruppo di Neurobioetica (GdN)

How the Brain Pays Attention”, “Come il cervello fa attenzione”. In questo modo il portale di “neuro-notizie” NeuroscienceNews.com ha intitolato la recente pubblicazione dello studio Neural Mechanisms of Object-Based Attention apparso la scorsa settimana sulla rivista Science (Published online April 10 2014 doi:10.1126/science.1247003).


I due ricercatori: Daniel Baldauf e Robert Desimone, finanziati dal the National Institutes of Health e dalla National Science Foundation, hanno identificato un circuito cerebrale che giocherebbe un ruolo chiave nel focalizzare la nostra attenzione e nel modificarla passando da un oggetto ad un altro.

L’abstract del lavoro, che di seguito riproduco, muove dall’evidenza che i meccanismi che regolano “come” noi esseri umani approcciamo, cioè, entriamo in relazione, con gli “oggetti” che ci circondano e con le loro caratteristiche (o qualità sensibili), non è ancora del tutto noto, soprattutto dal punto di vista neuroscientifico. I ricercatori del MIT hanno utilizzato sostanzialmente due neuro-tecnologie: la MEG o magnetoencephalography e la fRMN o functional magnetic resonance.


How we attend to objects and their features that cannot be separated by location is not understood. We presented two temporally and spatially overlapping streams of objects, faces versus houses, and used magnetoencephalography and functional magnetic resonance imaging to separate neuronal responses to attended and unattended objects. Attention to faces versus houses enhanced the sensory responses in the fusiform face area (FFA) and parahippocampal place area (PPA), respectively. The increases in sensory responses were accompanied by induced gamma synchrony between the inferior frontal junction, IFJ, and either FFA or PPA, depending on which object was attended. The IFJ appeared to be the driver of the synchrony, as gamma phases were advanced by 20 ms in IFJ compared to FFA or PPA. Thus, the IFJ may direct the flow of visual processing during object-based attention, at least in part through coupled oscillations with specialized areas such as FFA and PPA”.

È possibile leggere l’abstract originale del lavoro QUI.

Tre sono le aree cerebrali messe in evidenza da questo studio:

Ø In primo luogo, la fusiform face area (FFA), l’area cerebrale nota per il processamento dei volti (faces)
Ø e la parahippocampal place area (PPA), l’area cerebrale nota per “interpretare” le informazioni riguardanti lo spazio, i luoghi (spaces) entrambe stimulate dalla risposta sensoriale indotta dal prestare attenzione a “volti umani” (faccie), rispetto a oggetti inanimati come delle “case”. La FFA e la PPA sono state identificate a livello corticale nell’essere umano da Nancy Kanwisher, the Walter A. Rosenblith Professor of Cognitive Neuroscience at MIT.


Ø la terza area interessata, la inferior frontal junction, IFJ, viene reclutata all’aumento della risposta sensoriale attraverso una sincronizzazzione gamma-indotta che coinvolge l’area in questione e una delle due precedenti. Ricordo soltanto che la IFJ è nota per il suo coinvolgimento in una delle peculiarità cognitive nota come “memoria di lavoro” o working memory, e ci permette di raccogliere e coordinare le informazioni sensoriali mentre stiamo realizzando una determinata azione (o compito, task) com’è il caso, ad esempio, del ricordarci un numero di telefono e digitarlo oppure nello svolgere un problema matematico.


Quest’ultima area cerebrale, la inferior frontal junction, IFJ, sembra giocare un ruolo “guida” (driver) nel processo di sincronizzazione, perciò gli autori ipotizzano che essa diriga il flusso del processo di visualizzazione coinvolto nell’attenzione mediata da oggetti, attraverso aree come la FFA e la PPA.

Emerge che, come sostiene il professor Robert Desimone, the Doris and Don Berkey Professor of Neuroscience, director of MIT’s McGovern Institute for Brain Research, esistono almeno due tipologie di meccanismi d’attenzione, meccanismi in parallelo, con proprietà e caratteristiche sorprendentemente siminli ai sistemi dell’attenzione spaziale. In entrambi i sistemi, la corteccia pre-frontale (PFC), che media e controlla la maggior parte delle nostre funzioni cognitive superiori, si “prende a carico” le aree cerebrali che mediano l’attenzione, controllando una parte significativa della corteccia visiva (visual cortex, VC) che riceve gli input sensoriali.

È disponibile, presso il MITYouTube page il video intitolato How the brain pays attention, prodotto da Daniel Baldauf, nel quale si riassume la scoperta. Si può vedere il video QUI.


Dal punto di vista neurobioetica, la scoperta è interessante per gettar luce e per progredire nella compresione dei meccanismi cerebrali che sottendono diverse patologie che colpiscono i nostri sistemi d’attenzione. In modo particolare, la caratterizzazione della comunicazione (connectoma) tra aree cerebrali durante i processi di riconoscimento dei volti e degli oggetti, aiuterà senza dubbio a sondare quali meccanismi vengano inficiati in specifiche patologie, come, penso ai diversi disturbi legati all’autismo, e alle sindromi che fenomenologicamente alterano la nostra relazionalità e socialità

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