Studio sui ratti: i cambiamenti nelle regioni del cervello spiegano le differenze tra le "coppie strane"

Spiegare il comportamento umano rimane una sfida sconcertante. Perché alcune persone prendono decisioni razionali e altre, impulsive e sconsiderate? Perché un fratello è un "maniaco pulito" e l'altro uno "sciattone"?

Un nuovo studio dei neuroscienziati comportamentali dell'Università della California, Los Angeles (UCLA) potrebbe fornire risposte a queste domande poiché i ricercatori hanno identificato cambiamenti in un paio di regioni del cervello che sembrano fare la differenza nel modo in cui siamo.

La ricerca - riportata da Alicia Izquierdo, professore associato di psicologia dell'UCLA e membro del Brain Research Institute dell'UCLA, e dalla sua studentessa laureata in psicologia, Alexandra Stolyarova, appare nella rivista scientifica online ad accesso aperto eLife.

I nuovi esperimenti, che hanno coinvolto lo studio della corteccia orbitofrontale e delle regioni cerebrali dell'amigdala basolaterale, hanno valutato la capacità dei ratti di lavorare per ottenere ricompense sia in condizioni stabili che variabili.

I ratti hanno guadagnato palline di zucchero dopo aver scelto tra due immagini visualizzate fianco a fianco. Gli animali hanno fatto le loro scelte usando il naso per toccare uno schermo delle dimensioni di un iPad. Quando un ratto ha toccato un'immagine, ha ricevuto una pallina di zucchero in un tempo prevedibile, generalmente 10 secondi dopo. Quando il topo ha toccato l'altra immagine, ha ricevuto una pallina di zucchero in un momento che variava.

Questa era l'opzione più rischiosa in quanto i ratti potevano dover aspettare un minimo di cinque secondi o un massimo di 15 secondi. I ratti lo hanno fatto per un mese alla volta, fino a 45 minuti al giorno.

I ricercatori hanno scoperto che i ratti hanno appreso il compito e sono stati in grado di rilevare le fluttuazioni dei tempi di attesa. Quando i ratti hanno sperimentato più variazioni in quei tempi di attesa per la loro ricompensa, la quantità della proteina cerebrale gephyrin nella regione dell'amigdala basolaterale è raddoppiata.

In alcune delle prove, i ricercatori hanno reso un'opzione migliore dell'altra, con un tempo di attesa più breve. Tutti i ratti sono stati in grado di apprendere il modello e fare la scelta migliore.

Hanno mostrato alcune prove di apprendimento il primo giorno e hanno fatto meglio il secondo giorno e nei giorni successivi. In un gruppo di ratti senza amigdala basolaterale funzionale, i ratti hanno appreso più lentamente i cambiamenti, ma hanno recuperato circa due giorni dopo.

I ratti senza una corteccia orbitofrontale funzionale, tuttavia, non hanno appreso affatto, e invece hanno trattato ogni esperienza come un pulsante di "ripristino", riferiscono i ricercatori. È come se questi ratti non avessero una registrazione dell'intera gamma di possibili risultati.

L'importante ruolo della corteccia orbitofrontale ha sorpreso Izquierdo, che ha affermato che c'erano ulteriori prove che l'amigdala basolaterale sarebbe importante in condizioni di incertezza, e non tanto per la corteccia orbitofrontale.

Stolyarova e Izquierdo sono i primi scienziati a collegare i livelli di gephyrin all'esperienza della ricompensa. Riferiscono che quando i ratti hanno sperimentato il rischio, anche la proteina cerebrale GluN1 è aumentata in modo significativo nell'amigdala basolaterale.

"Penso che l'esperienza dell'incertezza stia facendo accadere questi cambiamenti in queste regioni del cervello", ha detto Izquierdo.

Tutti i ratti hanno scelto l'opzione rischiosa più spesso. L'eccezione sono stati i ratti senza amigdala basolaterale funzionale; quegli animali sono rimasti avversi al rischio durante gli esperimenti.

La corteccia orbitofrontale e l'amigdala basolaterale condividono connessioni anatomiche ed entrambe le regioni sono coinvolte nel processo decisionale, hanno dimostrato precedenti ricerche. La nuova ricerca indica che questo è particolarmente vero in circostanze mutevoli o incerte.

I cambiamenti in queste regioni del cervello e nelle proteine ​​del cervello possono aiutare a spiegare la preferenza di una persona per i risultati incerti, ha detto Izquierdo.

Gli esseri umani hanno differenze individuali nella corteccia orbitofrontale e nella funzione dell'amigdala basolaterale e nell'espressione di queste proteine, ha osservato.

Ad esempio, le variazioni nel gene della gefirina sono state collegate all'autismo e una caratteristica del disturbo è una forte preferenza per l'ordine e la certezza.

In futuro, ha detto Izquierdo, la medicina di precisione potrebbe essere in grado di colpire qualsiasi regione del cervello per trattare qualsiasi disturbo, comprese le dipendenze comportamentali come il gioco d'azzardo.

Le persone con disturbo ossessivo-compulsivo hanno anche una forte preferenza per l'ordine e la certezza. La ricerca futura potrebbe rispondere se gli stessi cambiamenti cerebrali si verificano anche in questo disturbo.

Fonte: UCLA