Il mondo attorno a noi: come il cervello pianifica le azioni (senza bisogno della nostra consapevolezza)

Il cervello è un organo capace di codificare ciò che avviene attorno a noi: monitorare l’ambiente circostante, programmare e prendere delle decisioni, predisporre il nostro corpo a compiere una determinata azione. Uno studio del San Raffaele ha scoperto per la prima volta che queste azioni possono essere pianificate anche senza che ne abbiamo consapevolezza – cioè anche quando uno stimolo visivo target non giunge alla nostra percezione cosciente.

Primo autore della ricerca, pubblicata sulla prestigiosa Journal of Neuroscience, è il Dott. Marco Tettamanti, ricercatore presso la Divisione di Neuroscienze dell’IRCCS Ospedale San Raffaele, che in quest’intervista racconta l’oggetto del loro lavoro.

“Nell’Unità di Neuroimmagine molecolare e strutturale in vivo nell’uomo, diretta dalla Prof.ssa Daniela Perani, ci occupiamo da anni di linguaggio, di memoria e comprensione dei significati delle parole e degli oggetti, e molte delle nostre ricerche hanno dimostrato che esiste uno stretto legame tra la percezione sensoriale degli oggetti attorno a noi, le rappresentazioni cognitive e linguistiche di tali oggetti, e le codifiche motorie che il nostro cervello mette in atto per permetterci di rapportarci con essi”.

Ad esempio, la lettura di una parola come “martello”, un oggetto manipolabile, evoca nel nostro cervello delle rappresentazioni a livello neurale di schemi visuo-motori, gli stessi che accendiamo quando manipoliamo concretamente un martello con le nostre mani.

“All’origine di questo lavoro ci siamo domandati: il legame tra percezione visiva, rappresentazione cognitiva e azione motoria è oppure no mediato dalla nostra coscienza? Abbiamo voluto affrontare la questione valutando cosa succede quando elaboriamo le informazioni visuo-percettive di un oggetto in modo inconsapevole, e in particolare se anche in tali condizioni c’è un’attivazione degli stessi circuiti visuo-motori che sono stati precedentemente osservati in condizioni di consapevolezza”.

I ricercatori hanno utilizzato una specifica tecnica di neuroimaging, la risonanza magnetica funzionale (fMRI) presso il C.E.R.M.A.C. (Centro Eccellenza Risonanza Magnetica ad Alto Campo) del San Raffaele, per localizzare con precisione le strutture cerebrali che si attivano per compiti o stimolazioni specifiche.

Ricerche precedenti avevano già evidenziato che nelle regioni frontali e parietali vi sono dei neuroni che si attivano sia quando compiamo un’azione su un oggetto manipolabile, sia quando semplicemente lo osserviamo. La novità dello studio del San Raffaele è stata quella di aver rivelato che anche quando le informazioni visive degli oggetti non sono percepite in modo consapevole, il cervello risponde automaticamente attivando le stesse regioni frontali e parietali che programmano le nostre azioni verso gli oggetti, e quindi i possibili movimenti che potremmo compiere su di essi.

Per fare in modo che i partecipanti allo studio non fossero consapevoli delle immagini loro presentate, i ricercatori hanno usato una tecnica chiamata Continuous Flash Suppression. “Facciamo indossare ai volontari degli occhialini 3D come quelli che si usano al cinema, e facciamo vedere loro delle immagini “mascherate”. Le immagini si compongono di un pattern geometrico – quello che in gergo tecnico si chiama “maschera di Mondrian” – che copre la fotografia di un oggetto, rendendola più o meno visibile sulla base di una precisa manipolazione del contrasto. Gli occhialini vengono fatti indossare in modo che la lente blu sia posta sopra l’occhio dominante del soggetto. In questo modo, oltrepassata una precisa soglia di contrasto, i volontari rilevano il pattern geometrico, ma non l’immagine sotto la maschera. In questo esperimento abbiamo dimostrato che l’informazione visiva dell’oggetto mascherato arriva comunque al nostro cervello, dove viene elaborata a livello inconscio”.

Un’importante osservazione derivata da questo studio è che l’attivazione delle regioni fronto-parietali è specifica per oggetti manipolabili: “Nello studio proponevamo un insieme di oggetti manipolabili (telefono, martello…) ma anche un set di immagini di oggetti non manipolabili (casa, divano…), che non riusciamo a prendere in mano e su cui non possiamo compiere azioni manuali significative. Abbiamo osservato che l’attivazione inconsapevole delle cortecce fronto-parietali avviene in maniera specifica solo quando vengono mostrati gli oggetti manipolabili”.

Questi risultati sono in qualche modo legati ai neuroni specchio? “Sì, anche se in modo indiretto” risponde il Dott. Tettamanti. Il gruppo del Prof. Giacomo Rizzolatti ha identificato nel 1996 i neuroni specchio, presenti nelle aree frontali e parietali dei primati e dell’uomo (Rizzolatti G, Fadiga L, Matelli M, Bettinardi V, Paulesu E, Perani D, Fazio F. Localization of grasp representations in humans by PET: 1.Observation versus execution. Exp Brain Res. 1996; 111:246-52), che si attivano quando un individuo compie un’azione e quando osserva la stessa azione compiuta da un altro soggetto: “Nel nostro studio è rilevante anche un’altra classe di neuroni visuo-motori, sempre descritta dal gruppo del Prof. Rizzolatti: i “neuroni canonici”, che si attivano sia quando un individuo osserva un oggetto manipolabile, sia quando  compie un’azione motoria su di esso. I neuroni specchio e i neuroni canonici sono localizzati nelle stesse zone cerebrali e cooperano al controllo e alla comprensione delle azioni motorie nostre e altrui”.

Chiediamo infine al Dott. Tettamanti se questi meccanismi inconsapevoli di percezione-azione sono tali da poter essere mantenuti anche durante il sonno: “Durante il sonno profondo si verifica una soppressione talamica delle informazioni sensoriali inviate alla corteccia cerebrale: tuttavia, in alcune fasi del sonno, parte degli stimoli sensoriali possono comunque essere processati a un certo livello (come quando, ad esempio, sentiamo un suono e finiamo per sognarlo). Sicuramente la modalità complessa di presentazione di stimoli visivi da noi impiegata in questo studio non è direttamente utilizzabile per studi su soggetti in stato di sonno; potrebbe comunque essere molto interessante utilizzare stimoli mascherati per esempio in modalità uditiva o tattile per studiare i meccanismi di attivazione neurale nei pazienti in stato di coscienza ridotta o in coma, ai fini di una migliore comprensione della patologia della coscienza”.