Ricerche

Riconoscere le forme diventa sempre più difficile quanto più è nascosta l'immagine, e richiede che parti del cervello lavorino insieme per decifrarla. (Fonte: Pasupathy ShapeLAB/UW Medicine)

Come fa il cervello di un guidatore a capire che c'è un segnale di stop dietro un cespuglio, quando vede solo un bordo rosso? O come può una scimmia sospettare che il frammento giallo tra le foglie è un pezzo di frutto rotondo?

Il cervello dei primati umani (e non umani) è notevole nel riconoscere gli oggetti, quando la vista è quasi bloccata. Questa abilità ha permesso ai nostri antenati di trovare cibo e di evitare pericoli, e continua ad essere fondamentale per dare un senso al nostro ambiente.

Gli scienziati della University of Washington stanno conducendo ricerche per scoprire i modi in cui opera il cervello quando individua delle forme, da quelle completamente visibili a quelle che sono per lo più nascoste. Anche se i computer possono battere i migliori giocatori di scacchi del mondo, gli scienziati non hanno ancora progettato l'intelligenza artificiale che ottiene le stesse prestazioni della persona media nel distinguere forme semi-oscurate.

Gli studi sui segnali generati dal cervello aiutano a formare il quadro su ciò che accade quando si guarda e poi si cerca di riconoscere le forme. Tale ricerca dimostra anche perché nessun tentativo è riuscito a replicare meccanicamente la capacità degli esseri umani e dei primati di individuare oggetti parzialmente nascosti.

I risultati più recenti di questo lavoro sono pubblicati dal ​​19 settembre sulla rivista scientifica eLife. La ricercatrice senior è Anitha Pasupathy, professoressa associata di struttura biologica all'Università di Washington di Seattle e che fa parte del Washington National Primate Research Center. Nel centro c'è un gioco di computer che chiede se due forme sono uguali o differenti. Ogni risposta corretta vince un premio. Con l'apparizione di punti sulle forme, il compito diventa sempre più difficile.

I ricercatori hanno imparato che, durante la parte più semplice del gioco, il cervello genera segnali in determinate aree della corteccia visiva: la parte della vista. I neuroni, o le cellule nervose del cervello, in quella sezione rispondono con più forza alle forme scoperte. Tuttavia, quando le forme iniziano a scomparire dietro i punti, alcuni neuroni nella parte del cervello che governa funzioni come la memoria e la pianificazione (corteccia prefrontale ventrolaterale) rispondono più intensamente.

I ricercatori hanno anche osservato che molti dei neuroni della corteccia visiva avevano due picchi rapidi di risposta. Il secondo appariva dopo l'insorgenza della risposta nella sezione pensante del cervello. Questo sembrava migliorare la risposta dei neuroni nella corteccia visiva alle forme parzialmente nascoste. I risultati, secondo la Pasupathy, suggeriscono il modo in cui potrebbero interagire i segnali delle due diverse aree del cervello - pensiero e visione -  per aiutare a riconoscere le forme che non sono completamente visibili.

I ricercatori credono che altre aree del cervello, oltre a quelle che hanno studiato, probabilmente partecipano al riconoscimento degli oggetti.  "Per sapere che forma è, quando è parzialmente coperta, non è importante solo l'informazione che fluisce dagli occhi nella posizione sensoriale del cervello", ha detto. "Anche le risposte provenienti da altre aree del cervello aiutano a determinarla".

Basarsi solo sull'immagine di un oggetto che appare sulla retina dell'occhio rende difficile capire ciò che è, perché quella immagine potrebbe avere molte interpretazioni. Il riconoscimento deriva non solo dall'aspetto fisico dell'oggetto, ma anche dalla scena, dal contesto, dal grado di copertura e dall'esperienza di chi lo vede, hanno spiegato i ricercatori.

Lo studio aiuta a migliorare la conoscenza sul modo in cui funziona di solito il cervello per risolvere questo puzzle percettivo incontrato di frequente. "I meccanismi neurali che mediano le capacità percettive, come questa, sono ancora in gran parte sconosciuti, per questo ci interessa studiarli", osserva la Pasupathy.

Le scoperte recenti del team fanno anche nascere negli scienziati la questione se le disfunzioni in questo e altri tipi di comunicazione tra le parti cognitive e sensoriali del cervello, potrebbero avere un ruolo in determinate difficoltà che incontrano le persone con autismo o con Alzheimer.

La Pasupathy ha detto che, ad esempio, alcune persone con autismo hanno una profonda incapacità di funzionare in ambienti ingombri o disordinati, hanno problemi ad elaborare le informazioni sensoriali, e possono diventare confuse e disturbate. Molti pazienti con Alzheimer sperimentano quella che viene chiamata agnosia visiva. Non hanno problemi a vedere oggetti, ma non riescono a capire cosa sono.

"Quindi è di fondamentale importanza sapere come comunicano le aree sensoriali e cognitive nel cervello,  per capire in ultima analisi cosa va male nel sistema nervoso, a causare questi deficit", ha detto la Pasupathy.