Identificati nel cervello punti flessibili per il controllo adattativo dei
compiti
DIANE RICHMOND
NOTE
E NOTIZIE - Anno XI – 14 settembre 2013.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind
& Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a
fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta
settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in
corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento rientra negli
oggetti di studio dei soci componenti lo staff
dei recensori della Commissione
Scientifica della Società.
[Tipologia del testo:
RECENSIONE]
Estese evidenze suggeriscono che l’abilità umana di eseguire con efficienza adattativa una grande varietà di compiti è prevalentemente il risultato dell’attività di una rete cerebrale fronto-parietale.
Michael W. Cole e colleghi hanno ipotizzato che la straordinaria capacità di adattamento di questa rete è possibile grazie a delle aree focali flessibili, dei nodi specializzati o flexible hubs con proprietà particolari. Impiegando metodi sviluppati di recente per la caratterizzazione dell’organizzazione e delle dinamiche delle reti neuroniche cerebrali, i ricercatori hanno esplorato meccanismi coerenti con la loro flexible hub theory.
I risultati ottenuti sembrano confermare la presenza nella rete fronto-parietale di importanti centri di attività caratterizzati da proprietà specifiche (Cole M. W., et al., Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control. Nature Neuroscience [Epub ahead of print doi:10.1038/nn.3470], 2013).
La provenienza degli autori è la
seguente: Department of Neurology and Department of Psychology, Washington
University in St. Louis, St. Louis, Missouri (USA); Department of Psychiatry,
Yale University, New Haven, Connecticut (USA); Department of Psychology,
University of Denver, Denver, Colorado (USA); Department of Psychology,
University of Ljubljana (Slovenia); National Institute on Alcohol Abuse and
Alcoholism Center for the Translational Neuroscience of Alcoholism, New Haven,
Connecticut (USA).
La base neurale dei compiti di cui si tratta in questo studio, rientra nella categoria dei modelli di reti corticali di grande scala (Bressler, 1995; Fuster, 2003; Fuster, 2008). In questi modelli le funzioni cognitive sono ampiamente distribuite in reti corticali che collegano le elaborazioni locali distanti di raggruppamenti di neuroni distribuiti nella corteccia cerebrale. Funzioni cognitive, quali percezione, attenzione, memoria, linguaggio e intelligenza, consistono nell’elaborazione dell’informazione in tali reti, ma non sono funzioni localizzate in quelle reti. Una rete può svolgere funzioni diverse e, nell’organizzazione dell’azione derivante da elaborazione adattativa, le funzioni prevalentemente esecutive della corteccia prefrontale non possono essere distinte da quelle prevalentemente recettive della corteccia posteriore.
La tesi sostenuta dagli autori del lavoro, che peraltro trova conferma in questo studio, si comprende meglio alla luce della loro definizione di flexible hubs: regioni del cervello che rapidamente aggiornano il loro pattern di connettività funzionale globale secondo le richieste del compito.
L’osservazione sperimentale ha mostrato che il pattern di connettività esteso a tutto il cervello, di una rete fronto-parietale, presentava un maggior grado di transizione (cambiamento), attraversando una varietà di stati legati a compiti, rispetto a quelli di altre reti. Tali schemi di connettività funzionale potevano essere impiegati dai ricercatori per identificare il compito in esecuzione. In altri termini, le variazioni del pattern di collegamenti attivi indotte dal compito, erano così specifiche da consentire il riconoscimento del compito dal pattern.
Un altro aspetto interessante è derivato dal confronto fra gli schemi funzionali della rete fronto-parietale durante lo svolgimento di un compito nuovo e gli schemi funzionali attivi durante prove per le quali vi era stata la pratica di un esercizio precedente. Il confronto ha mostrato la coerenza, ossia la costanza, degli schemi di connettività funzionale fra compiti noti e nuovi, suggerendo che il riuso delle configurazioni di connettività dei flexible hubs facilita prestazioni adattative (nuove) nel compito.
Nel loro insieme, i dati di osservazione emersi da questo studio, per il cui dettaglio si rimanda alla lettura del testo del lavoro originale, supportano l’ipotesi di un ruolo centrale dei flexible hubs fronto-parietali nel controllo cognitivo e nell’esecuzione adattativa delle richieste derivanti dal compito.
L’autrice della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla
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