Come il
cervello rappresenta i piani di azione e gli esiti
DIANE RICHMOND
NOTE E
NOTIZIE - Anno XXII – 17 maggio 2025.
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 è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
Nel comportamento animale,
l’efficacia delle azioni dirette a uno scopo biologicamente rilevante costituisce
una chiave di volta per l’adattamento, e la comprensione dei processi
neurofunzionali che la rendono possibile rappresenta una traccia importante per
gli studi sperimentali e teoretici. Le teorie del comportamento
anticipatorio suggeriscono che le azioni siano rappresentate nei
termini dei loro esiti rilevati dal cervello. Azioni e risultati sono
spesso direttamente associati anche nella nostra esperienza, e anche oltre le nostre
considerazioni coscienti immediate: per esempio, l’estensione dell’articolazione
della caviglia destra per accelerare l’auto è associata a una maggiore
vicinanza alla destinazione. Ma noi abbiamo anche l’abilità – riscontrata in
molte specie animali – di apprendere rapidamente e sfruttare associazioni
arbitrarie tra azioni e loro esiti.
I modelli computazionali
attualmente in uso del comportamento finalizzato sono basati a loro volta su
modelli predittivi, che connettono i comandi motori con l’effetto previsto. Lo
spettro e la varietà del comportamento di azioni-esiti sono catturati meglio da
un’organizzazione modulare, in cui esistono vari controllori indipendenti per
differenti tipologie di azione. Ma, mentre tali modelli computazionali
definiscono in modo chiaro ed esplicito come possono essere controllate le
azioni finalizzate, non specificano in che modo i rapporti tra differenti
moduli “azione-esito” sono organizzati e strutturati nel cervello.
Per risolvere questo
problema, Irina Barnaveli e colleghi hanno esplorato la
possibilità che il cervello rappresenti le associazioni tra azioni e risultati
delle azioni stesse in una struttura di apprendimento simile a una mappa, ossia
una mappa cognitiva. Il risultato dello studio, di sicuro interesse, ha
dimostrato la possibilità che la rappresentazione cognitiva avvenga nel sistema
ippocampo-entorinale, seguendo il criterio di strutturazione delle mappe,
storicamente associate alla codifica di informazioni spaziali e recentemente
analizzate anche come base concettuale di forme di conoscenza astratta.
(Barnaveli I. et al., Hippocampal-entorhinal cognitive maps and cortical motor system represent
action plans and their outcomes. Nature Communications – Epub
ahead of print doi: 10.1038/s41467-025-59153-y, 2025).
La
provenienza degli autori è
la seguente: Department of Psychology, Max Planck
Institute for Human Cognitive and Brain Sciences, Leipzig (Germania); Center
for Mind/Brain Sciences, University of Trento, Rovereto
(Italia); Institute of Cognitive Neuroscience, University College London,
London (Regno Unito); Kavli Institute for Systems
Neuroscience, NTNU, Trondheim (Norvegia).
Un’appropriata, adeguata ed efficiente interazione con
l’ambiente – inteso anche nel senso di circostanze e condizioni – richiede
la ponderazione e la selezione fra numerose azioni alternative,
basate sulla conoscenza previsionale dell’effetto o esito di ciascuna azione;
ossia sulla memoria di significato di ciascun atto, dove il significato
è rappresentato dal risultato che produce. Lo studio dei meccanismi che
consentono questi processi di ponderazione, selezione ed esecuzione ha finora
prodotto molti risultati, ma su alcune questioni cruciali soggette a
interpretazione non vi è accordo fra i ricercatori. Dunque, la ricerca procede
anche per sciogliere questi nodi interpretativi.
Irina Barnaveli e gli altri
autori dello studio qui recensito dimostrano che formare relazioni tra
associazioni azione-esito arbitrarie richiede la costruzione di una precisa mappa
cognitiva.
Usando un paradigma immersivo di realtà virtuale,
i volontari partecipanti hanno appreso associazioni astratte in 2D di azioni
motorie-esiti, e poi hanno comparato le combinazioni d’azione mentre le
attività dei loro circuiti cerebrali erano monitorate in risonanza magnetica
funzionale (fMRI).
I ricercatori hanno osservato una modulazione esadirezionale dell’attività della corteccia
entorinale, mentre i partecipanti comparavano i differenti piani
d’azione. Altro aspetto rilevante è che l’attività dell’ippocampo è
in scala con la similarità in 2D tra gli esiti di questi piani d’azione.
Per converso, l’area motoria supplementare rappresentava azioni
individuali, mostrando una più intensa attivazione per piani d’azione
sovrapponibili.
Aspetto cruciale, emerso in questo studio, è che la connettività
tra ippocampo e area motoria supplementare è modulata dalla somiglianza
tra i piani d’azione: elemento che suggerisce ruoli complementari di
queste due formazioni nella valutazione dell’azione.
Nell’insieme, i risultati di questa interessante
osservazione funzionale del cervello umano in funzione forniscono evidenze per
un ruolo delle mappe cognitive nella selezione dell’azione,
confutando le interpretazioni basate su modelli classici di organizzazione seriale
della memoria e delle sue basi neurali.
L’autrice della nota ringrazia
la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle
recensioni di
argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito
(utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
Diane Richmond
BM&L-17 maggio 2025
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