In Brain, i pensieri in competizione arrivano in onde e ritmi
Le prove emergenti suggeriscono che un gruppo di neuroni può rappresentare ogni pezzo unico di informazione, ma nessuno sa esattamente che aspetto hanno questi gruppi o come si formano.
In un nuovo studio, i ricercatori del MIT e della Boston University hanno acquisito informazioni su come gli insiemi neurali formano i pensieri e supportano la flessibilità necessaria per cambiare idea.
I ricercatori hanno identificato gruppi di neuroni che codificano regole comportamentali specifiche oscillando in sincronia tra loro. I risultati suggeriscono che la natura del pensiero cosciente può essere ritmica.
“Mentre parliamo, i pensieri fluttuano dentro e fuori dalle nostre teste. Sono tutti insiemi che si formano e poi si riconfigurano in qualcos'altro. È stato un mistero come il cervello faccia questo ", ha detto il ricercatore Earl Miller, Ph.D. "Questo è il problema fondamentale di cui stiamo parlando: la natura stessa del pensiero."
I risultati della ricerca sono pubblicati sulla rivista Neurone.
I ricercatori hanno identificato due insiemi neurali nel cervello di scimmie addestrate a rispondere agli oggetti in base al colore o all'orientamento. Questo compito richiede flessibilità cognitiva: la capacità di passare da due distinti insiemi di regole di comportamento.
"In effetti quello che stanno facendo è concentrarsi su alcune parti delle informazioni nel mondo e ignorarne altre. Il comportamento che stanno facendo dipende dal contesto ", ha affermato Tim Buschman, Ph.D., ricercatore post-dottorato del MIT e uno degli autori principali dell'articolo.
Mentre gli animali passavano da un'attività all'altra, i ricercatori hanno misurato le onde cerebrali prodotte in diversi punti della corteccia prefrontale, dove si svolge la maggior parte della pianificazione e del pensiero. Queste onde sono generate dalle fluttuazioni ritmiche dell'attività elettrica dei neuroni.
Quando gli animali rispondevano agli oggetti in base all'orientamento, i ricercatori hanno scoperto che alcuni neuroni oscillavano ad alte frequenze che producono le cosiddette onde beta.
Quando il colore era la regola richiesta, un diverso insieme di neuroni oscillava nella frequenza beta. Alcuni neuroni si sovrapponevano, appartenenti a più di un gruppo, ma ogni insieme aveva il proprio schema distintivo.
È interessante notare che i ricercatori hanno anche visto oscillazioni nella gamma alfa a bassa frequenza tra i neuroni che compongono l'insieme delle regole di orientamento, ma solo quando veniva applicata la regola dei colori. I ricercatori ritengono che le onde alfa, che sono state associate alla soppressione dell'attività cerebrale, aiutino a calmare i neuroni che attivano la regola di orientamento.
“Ciò che questo suggerisce è che l'orientamento era dominante e il colore era più debole. Il cervello stava lanciando questa raffica di alfa contro l'insieme di orientamento per farlo tacere, in modo che l'animale potesse usare l'insieme più debole ", ha detto Miller.
Il prossimo obiettivo per i ricercatori è scoprire come questi gruppi neurali coordinano la loro attività mentre il cervello passa avanti e indietro tra diverse regole o pensieri.
Alcuni neuroscienziati hanno teorizzato che le strutture cerebrali più profonde, come il talamo, gestiscono questa coordinazione, ma nessuno lo sa per certo, ha detto Miller. "È uno dei più grandi misteri della cognizione, ciò che controlla i tuoi pensieri", ha detto.
Gli esperti ritengono che questo filo investigativo potrebbe anche aiutare a svelare le basi neurali della coscienza.
“La caratteristica fondamentale della coscienza è la sua capacità limitata. Puoi solo tenere a mente pochissimi pensieri contemporaneamente ", ha detto Miller.
Queste oscillazioni possono spiegare il motivo: Studi precedenti hanno dimostrato che quando un animale tiene in mente due pensieri, due diversi insiemi oscillano in frequenze beta, fuori fase l'uno con l'altro.
"Ciò suggerisce immediatamente il motivo per cui esiste una capacità di coscienza limitata: solo così tante palline possono essere tenute in aria contemporaneamente, solo una quantità limitata di informazioni può rientrare in un ciclo oscillatorio", ha detto Miller.
I ricercatori ritengono che la comprensione delle oscillazioni cerebrali possa aiutare gli scienziati a svelare il mistero della psicosi nei disturbi del pensiero come la schizofrenia: studi hanno dimostrato che i pazienti con schizofrenia hanno ridotto le oscillazioni beta.
Fonte: Massachusetts Institute of Technology
