Ricerche

L'interpretazione del suono da parte del cervello è influenzata da indizi degli altri sensi, il che spiega meglio come interpretiamo ciò che sentiamo in un momento particolare, secondo un rapporto pubblicato online il 31 ottobre su Nature Neuroscience.

Nel nuovo studio sui topi, i ricercatori della New York University hanno scoperto che le cellule nervose dedicate all'udito si basano anche sul contesto circostante per interpretare correttamente e reagire ai suoni familiari.

"Quello che 'sente' il cervello dipende da ciò che 'vede' , oltre ai suoni specifici, mentre elabora come rispondere", dice Robert Froemke PhD, neuroscienziato e ricercatore senior dello studio, assistente professore al Langone Medical Center e all'Istituto Skirball di Medicina Biomolecolare della New York University.

Froemke dice che le ultime scoperte del suo team rivelano che, anche se i mammiferi riconoscono i suoni nella corteccia uditiva del cervello, i livelli di segnalazione delle cellule nervose in questa area del cervello sono rafforzati o indeboliti simultaneamente in risposta al contesto circostante.

"Il nostro studio dimostra che lo stesso suono può significare cose diverse all'interno del cervello, a seconda della situazione", dice Froemke. "Sappiamo, per esempio, che le persone imparano a rispondere senza allarmarsi al clacson se lo sentono nella sicurezza della loro casa, ma sono spaventate se sentono lo stesso colpo di clacson mentre attraversano una strada trafficata".

Se ulteriori esperimenti troveranno un'analoga attività nel cervello umano, i ricercatori dicono che il loro lavoro può portare a spiegazioni precise dei comportamenti specifici per ogni situazione, come l'ansia durante gli esami di matematica, lo stress improvviso post-traumatico dei veterani di combattimento quando sentono un ritorno di fiamma dell'auto; e la capacità delle persone con demenza di ricordare meglio determinati eventi quando sentono una voce familiare o vedono la faccia di un amico.

Per mappare come lo stesso senso può essere percepito in modo diverso nel cervello, il team del NYU Langone, guidato dal borsista postdottorato Kishore Kuchibhotla PhD, ha monitorato l'attività del circuito nervoso dei topi quando gli animali prevedevano, e no, di ottenere una ricompensa d'acqua attraverso un tubo dopo lo squillo di una nota musicale familiare.

Quando i topi erano esposti a specifici segnali uditivi, i ricercatori hanno osservato dei modelli basati su una divisione fondamentale in natura delle cellule nervose. Ogni cellula nervosa "decide" se un messaggio deve proseguire nel percorso nervoso. Le cellule nervose che emettono sostanze chimiche che dicono alla cellula successiva nella fila di amplificare un messaggio sono eccitatorie; quelle che fermano i messaggi sono inibitorie. Le combinazioni tra le due provocano un contrappeso critico per la funzione del sistema nervoso, dove le celle inibitorie rimuovono il "rumore" dalle cellule eccitatorie per formare pensiero e memoria.

Inoltre, l'elaborazione delle informazioni sensoriali in entrata avviene in parte regolando i livelli di segnalazione attraverso ogni tipo di cellula nervosa. Le teorie sostengono che il cervello può dare più importanza ad un dato segnale accendendo o spegnendo i segnali eccitatori, o facendo lo stesso con le cellule nervose inibitorie.

In questo studio, i ricercatori hanno scoperto con sorpresa che la maggior parte delle cellule nervose nei neuroni della corteccia uditiva che stimolano l'attività (eccitatoria) del cervello segnalavano meno (avevano un'attività "debole") quando i topi prevedevano e ottenevano una ricompensa. Nel frattempo, e al contrario, una seconda serie di neuroni "eccitatori" rimanenti avevano una attività maggiore di segnalazione quando i topi prevedevano un premio sulla base di uno dei due segnali sensoriali.

Ulteriori test hanno dimostrato che tali modifiche dipendevano dall'attivazione di neuroni inibitori specifici (parvalbumina, somatostatina, e peptide vasoattivo intestinale), a sua volta controllata dal messaggero chimico (neurotrasmettitore) acetilcolina. Spegnendo chimicamente l'attività dell'acetilcolina si è tagliato a metà il numero di volte che i topi si aspettavano la ricompensa di acqua, suggerita dal suono. Alcuni studi sugli esseri umani hanno collegato l'esaurimento dell'acetilcolina a tassi più alti di Alzheimer.

Froemke, che è anche uno docente all'Howard Hughes Medical Institute, dice che ora il team ha in programma di valutare come influiscono gli ormoni noradrenalina e dopamina sui neuroni della corteccia uditiva in situazioni diverse: "Se riusciremo a risolvere le molte interazioni tra queste sostanze chimiche e l'attività cerebrale basate sulla percezione sensoriale e il contesto, allora forse potremo puntare specifici percorsi neurologici inibitori ed eccitatori, per riequilibrare e influenzare i comportamenti".