Controllo esecutivo della corteccia prefrontale sulla parietale
LORENZO L. BORGIA
NOTE
E NOTIZIE - Anno XI – 28 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]
I progressi compiuti dalla ricerca nel campo della neurofisiologia della corteccia cerebrale dei primati hanno prodotto una grande mole di dati e nozioni, ma hanno anche gettato le basi per una nuova visione complessiva del modo in cui la struttura neocorticale partecipa alle funzioni psichiche di più alto livello svolte dal cervello umano. I modelli modulari nati in seno alla neuropsicologia classica, quale quello di Norman e Shallice che integrando le tesi di Luria definiva una struttura gerarchica con un Sistema Attentivo Supervisore (SAS) nella corteccia prefrontale, sono ormai superati, mentre quelli basati sulle reti neuroniche stentano ad assumere una chiara fisionomia per il loro scarso ancoraggio anatomico.
Istruttiva, in proposito, è l’impostazione culturale di Joaquin M. Fuster, tra i massimi esperti di corteccia prefrontale: le cinque funzioni cognitive essenziali del cervello umano – attenzione, percezione, memoria, intelligenza e linguaggio – consistono di transazioni neurali all’interno e fra le reti cognitive della corteccia[1]; le funzioni esecutive della corteccia prefrontale sono varianti, componenti o combinazioni di queste cinque funzioni, che usano queste reti per l’organizzazione dell’azione diretta ad uno scopo[2]. Fuster propone un modello basato su reti corticali di grande scala e precisa: “Le funzioni cognitive della corteccia prefrontale sono inseparabili dalle funzioni delle sue reti – che si estendono alla corteccia posteriore – nell’organizzazione delle azioni”[3]
Prudente, ragionevole ed efficace, soprattutto per la ricerca, questa impostazione definisce un quadro verosimilmente corretto entro cui raccogliere i nuovi dati sperimentali, tuttavia lascia insoluto un quesito che recentemente Giuseppe Perrella ha formulato in questo modo: “In che cosa consiste l’informazione codificata dalla corteccia prefrontale ed espressa come segnale in uscita?”[4]
Per dare risposta a questo interrogativo, un gruppo di ricerca dell’Università del Minnesota guidato da Matthew V. Chafee ha registrato l’attività neuronica nella corteccia prefrontale e parietale di scimmie impegnate nell’esecuzione di una prova di categorizzazione implicante abilità spaziali. Il risultato sembra soddisfacente (Crowe D. A., et al., Prefrontal neurons transmit signals to parietal neurons that reflect executive control of cognition. Nature Neuroscience [Epub ahead of print doi:10.1038/nn3509], 2013).
La provenienza
degli autori è la seguente: Department of Neuroscience, Center for Cognitive
Sciences, Department of Psychiatry, Department of Psychology, University of
Minnesota, Minneapolis (USA); Brain Sciences Center, Veterans Affairs Medical
Center, Minneapolis, Minnesota (USA); Department of Biology, Augsburg College, Minneapolis,
Minnesota (USA).
La corteccia prefrontale influenza il comportamento in gran parte mediante le sue connessioni con altre aree corticali con funzione associativa, ma la natura dell’informazione veicolata dal complesso dei segnali in uscita dagli assoni dei neuroni prefrontali non è nota. Allo stesso modo, non si conosce quasi nulla degli effetti che questi segnali producono sulle computazioni attuate dalle strutture riceventi. I ricercatori di Minneapolis hanno perciò rilevato e registrato simultaneamente, in scimmie sane e collaboranti, l’attività neuronica delle due strutture corticali principalmente implicate nell’elaborazione cognitiva necessaria ad un compito di categorizzazione spaziale basato su una regola: la corteccia prefrontale e la corteccia parietale posteriore.
Il rilievo ha mostrato che la corteccia della porzione posteriore del lobo parietale delle scimmie riceve impulsi prefrontali diretti, e le cellule nervose di questa regione corticale, così come quelle registrate nel lobo frontale, mostravano segnali riflettenti l’elaborazione cognitiva basata sulla regola richiesta dal compito sperimentale.
I ricercatori, analizzando le fluttuazioni rapide dell’informazione cognitiva codificata dall’attività delle due regioni corticali, hanno ottenuto una chiara e definita evidenza: i segnali che riflettevano l’elaborazione delle categorie dipendenti dalla regola erano selettivamente trasmessi, secondo una modalità top-down, dalle cellule nervose della corteccia prefrontale a quelle della parietale posteriore, suggerendo che il significato dell’output prefrontale consiste nella codifica di un comando di controllo esecutivo dell’elaborazione cognitiva distribuita.
L’autore della nota invita alla
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[1] A queste reti Fuster ha dato il nome di cognits.
[2] Cfr.: Fuster, J. M., Prefrontal Cortex, p. 335, AP, Elsevier, 2008.
[3] Fuster, J. M., op. cit, p. 374, AP, Elsevier, 2008.
[4] Perrella G., Domande senza risposte e risposte in cerca di domande: gli esiti imprevedibili della ricerca sulle funzioni cerebrali (relazione tenuta a Firenze il 14 settembre 2013 al convegno “Le nuove frontiere delle neuroscienze”). In quella relazione ci si domandava specificamente in cosa consista l’informazione su cui si ritiene che si basi il controllo esecutivo.