IL FILTRO VISIVO
TALAMICO DI CRICK
Ventiquattro anni or sono, Francis Crick ipotizzò l’esistenza di un filtro in entrata dell’informazione visiva che dalla retina giunge alla corteccia per mezzo del nucleo genicolato laterale. Tale azione selettiva sarebbe stata esercitata dal nucleo reticolare del talamo e, poiché al corpo genicolato si attribuisce il ruolo di porta d’ingresso all’elaborazione corticale, il padre della doppia elica diede il soprannome di “guardiano dell’ingresso” al nucleo reticolare. Già a quel tempo era nota l’attività inibitoria dei neuroni del “guardiano” nei confronti delle cellule del corpo genicolato che formano la radiazione ottica diretta alle aree visive occipitali, e Crick interpretò questo dato quale espressione della regolazione della visione (vie ottiche) da parte dell’attenzione (sistema reticolare).
McAlonan, Cavanaugh e Wurtz (Laboratory of Sensorimotor Research, Eye National Institute, National Institutes of Health (NIH), Bethesda, Maryland) hanno indagato gli effetti dell’attenzione sulle fasi iniziali dell’elaborazione visiva, confermando tale ipotesi in un lavoro che sarà pubblicato sulla rivista Nature (McAlonan K., Cavanaugh J. & Wurtz R. H., Guarding the gateway to cortex with attention in visual thalamus. Nature [Epub ahead of print], 2008).
Il processo mediante il quale il cervello seleziona gli stimoli visivi da elaborare a spese di quelli trattati come irrilevanti, prende il nome di “attenzione visiva”, e costituisce uno specifico campo di indagine che studia, quasi esclusivamente nella corteccia cerebrale di scimmia, l’accentuazione delle risposte dei neuroni visivi dovuta all’attenzione, lungo il flusso dei messaggi che vanno dalle aree visive primarie a quelle parietali e frontali.
I ricercatori dell’NIH hanno scelto di approfondire, invece, la fase iniziale dell’elaborazione al livello del talamo. Come è noto, il complesso nucleare talamico costituisce una stazione di elaborazione unica per importanza, in cui giungono gli assoni, sia dei neuroni delle vie oligosinaptiche di senso specifiche, sia della via multisinaptica attivatrice diffusa. Le prime veicolano la qualità specifica dell’informazione portando, ad esempio, al nucleo VPL del talamo, la sensibilità tattile epicritica e propriocettiva cosciente, e ai nuclei genicolati del metatalamo gli inputs visivi e uditivi. La seconda, che veicola il flusso per l’attivazione diffusa della corteccia, fa convergere sul nucleo reticolare del talamo gli stimoli provenienti dalla formazione reticolare, importanti nel ritmo sonno-veglia e nell’attenzione.
I tre ricercatori hanno registrato l’attività di singoli neuroni del nucleo reticolare e del nucleo genicolato laterale di scimmia (Macaca mulatta) durante una prova attentiva.
Gli esperimenti hanno mostrato che l’attenzione era in grado di modulare i segnali visivi ben prima del loro accesso alla corteccia accentuando le risposte sia della componente magnocellulare che di quella parvocellulare del nucleo genicolato laterale. Durante questa accentuazione funzionale, i ricercatori hanno registrato un effetto opposto dell’attenzione sui neuroni del nucleo reticolare, che diminuivano la loro attività.
Successive analisi hanno mostrato che la risposta attentiva dei neuroni reticolari precedeva quella delle cellule genicolate, con tempi ed effetti compatibili con il modello, proposto da Crick, di modulazione da parte del nucleo reticolare dell’attività del nucleo genicolato laterale. McAlonan e i suoi due colleghi, rilevando la compatibilità con l’ipotesi dell’illustre predecessore in questi studi, parlano di modulazione reciproca.
Dopo questa risposta precoce, in una fase tardiva, si osservava nuovamente un breve periodo di attività modulata nel nucleo genicolato laterale, questa volta non accompagnata da risposte del nucleo reticolare. Tale reperto suggerisce fonti diverse per le due modulazioni e gli autori dello studio ipotizzano che l’effetto tardivo si possa ascrivere al feedback della corteccia.
In conclusione, vogliamo brevemente argomentare circa l’importanza di questo genere di studi, a nostro avviso ancora troppo rari perché possano tenere il passo dei progressi della neurobiologia molecolare e cellulare, e possano creare quelle sinergie indispensabili alla comprensione della fisiologia cerebrale.
L’enorme quantità di informazioni che arriva dagli organi di senso al cervello costituisce, istante per istante, un insieme indifferenziato che non può e non deve essere tutto elaborato analiticamente ma, nell’interesse adattativo dell’intero organismo, deve essere sottoposto ad un vaglio che scelga gli elementi più rilevanti in ordine a priorità generali, come le necessità biologiche, e a vincoli contingenti, come l’attualità di un compito in corso di svolgimento. Questa selezione richiede l’integrazione a gerarchie variabili di una grande quantità di dati, con l’impegno di numerosi sottosistemi che includono i circuiti neuronici che conferiscono valore biologico alle percezioni e quelli che mediano le risposte di attenzione, allerta, allarme, fuga o attacco. Nel suo complesso, questa attività funzionale è alla base della preparazione all’azione in ogni circostanza della vita animale, e costituisce il complesso degli automatismi di adattamento ambientale sui quali può agire la nostra volontà, per questo la sua importanza è straordinaria, costituendo una chiave di volta per la comprensione dell’attività psichica di base attuale.
Lo studio di tali processi è ancora agli inizi, e le ricerche che indagano i rapporti percezione-attenzione-elaborazione, sebbene abbiano dimostrato che l’informazione relativa ad un compito in corso di svolgimento acquista un’importanza prioritaria espressa dalla maggiore attivazione dei neuroni corticali corrispondenti agli stimoli su cui è concentrata l’attenzione, non hanno ancora chiarito i meccanismi di questa modulazione. Una prima risposta viene da questo studio, che costituisce un piccolo ma significativo passo verso la comprensione del modo in cui si esercita il filtro dell’attenzione sulla percezione: una goccia nel mare magnum delle funzioni che costituiscono la base della nostra vita psichica.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]