Nel cervello l’unità di percezione e azione, per UniPi e UniFi

'Una ricerca degli atenei di Firenze e Pisa apre una nuova prospettiva di conoscenza su come il cervello coniuga il sistema motorio e quello percettivo. VERSIONE SPAGNOLA

Il legame fra la percezione della realtà e l'azione su di essa affascina i neuroscienziati da sempre.

L'indagine sul modo in cui il cervello percepisca e come interagisca con l'ambiente circostante è al

centro della loro riflessione.

Una recente pubblicazione su Trends in Cognitive Sciences  Volume 25, Issue 1, Pp.: 24-36, January 01, 2021 di

ricercatori dell'Ateneo fiorentino, in collaborazione con l'Università di Pisa, apre un nuovo scenario e formula un modello

secondo cui percezione e azione non sono due processi staccati ma nascono insieme, sviluppano un'unità profonda.

Esiste un legame preciso fra il sistema motorio e quello percettivo ("A

Sensorimotor Numerosity System"

 https://doi.org/10.1016/j.tics.2020.10.009 ).

"Da molto tempo – spiega Giovanni Anobile, protagonista della ricerca

insieme a Roberto Arrighi e David Burr del dipartimento Neurofarba, e

a Elisa Castaldi del Dipartimento di Ricerca Traslazionale e delle Nuove

Tecnologie in Medicina e Chirurgia dell'Università di Pisa – si è capito che nelle fasi iniziali il cervello analizza le varie

componenti della realtà attraverso meccanismi (visivi, acustici...) indipendenti ma quello che è meno chiaro è come queste

informazioni vengano integrate fra loro a formare una rappresentazione univoca della realtà a cui tutti noi siamo abituati.

All'inizio del XXI secolo, una nuova teoria, l'ATOM Theory, ideata da Vincent Walsh, ha affrontato questo problema

proponendo l'esistenza di un unico meccanismo capace di elaborare tutti i dati della realtà che riguardano una quantità

(la grandezza, la durata, la numerosità). Una sorta di sistema integrato che unifica le percezioni e si interfaccia con i

meccanismi  del cervello preposti a programmare e poi eseguire una azione".

La ricerca odierna fa un passo ulteriore e ipotizza sperimentalmente che il sistema con cui il cervello conosce la realtà e vi

agisce sia unitario: non solo le percezioni sono integrate fra loro, ma l'azione stessa interagisce con la percezione, il sistema

è percettivo-motorio. 

Per dimostrare che una causa nel sistema motorio ha un effetto su come

percepiamo, ai partecipanti degli esperimenti veniva richiesto di eseguire un certo

numero di movimenti della mano (oscillazioni alto-basso).

Dopo di ciò essi dovevano stimare quanti stimoli visivi vedevano (in un insieme o in

una sequenza) o quanti suoni udivano.

"I risultati hanno dimostrato – racconta Roberto Arrighi - che dopo la produzione di un numero elevato di azioni (cioè quando ai soggetti veniva chiesto di oscillare molte volte la mano), i partecipanti sottostimavano la numerosità degli stimoli presentati successivamente.

Al contrario, la produzione di un basso numero di azioni provocava una sovrastima. Anche soggetti non vedenti dalla nascita hanno mostrato lo stesso effetto con stimoli acustici".

Con altri esperimenti si è potuto poi constatare che l'esecuzione di un certo numero di azioni non solo modifica le stime della numerosità degli stimoli visivi o acustici ma va anche a interferire con il livello di confidenza (livello di sicurezza) delle risposte date.

Inoltre effetti simili sono stati misurati anche quando ai partecipanti veniva chiesto di giudicare la durata temporale o la posizione nello spazio di alcuni stimoli visivi. "Si può ipotizzare che nel cervello esista un sistema percettivo motorio – commenta Arrighi – che gestisce le informazioni di qualunque stima quantitativa delle dimensioni di spazio, tempo e numero".

Il legame tra percezione delle quantità ed azione non si limita solo alle azioni compiute con le mani, ma anche ai movimenti dei nostri occhi. Il legame tra percezione delle quantità ed azione non si limita solo alle azioni compiute con le mani, ma anche ai movimenti dei nostri occhi.

"I risultati che abbiamo ottenuto – commenta Elisa Castaldi - hanno infatti dimostrato che siamo in grado di orientare il nostro sguardo verso l'insieme di oggetti più numeroso in un tempo estremamente breve, circa 190 millisecondi.

Questo suggerisce l'esistenza di un meccanismo che supporta movimenti quasi automatici degli occhi e che potrebbe essere filogeneticamente molto antico ed avere un chiaro vantaggio evolutivo (es. nella rapidità di identificare il gruppo più numeroso di nemici)".

"L'ipotesi sintetica, frutto di questi molteplici esperimenti, è che il modulo cerebrale che calcola le quantità lo faccia attraverso neuroni senso-motori, che integrano percezione e azione - commenta David Burr.

Per cui in ogni situazione in cui dobbiamo rapidamente mettere in relazione il numero di oggetti che vediamo (es. il numero di castagne su un tavolo) con il numero di azioni necessarie a conseguire un certo scopo (es. raccogliere tutte le castagne dal tavolo e porle in un paniere), un sistema integrato riuscirebbe immediatamente a interfacciare i due processi (quello visivo e quello motorio) diminuendo la possibilità di errori ed il tempo necessario per l'elaborazione di tali informazioni".

Le ricerche effettuate hanno anche una ricaduta sul legame ipotizzato tra abilità matematiche 

formali (quelle apprese a scuola) e abilità motorie. La nuova teoria apre ulteriori prospettive

anche su questo fronte, promuovendo un nuovo approccio per la comprensione e il trattamento

dei disturbi evolutivi che impediscono l'apprendimento della matematica (discalculia).

Lo studio è frutto di una rete di eccellenza che coinvolge i due atenei toscani e ben quattro

progetti finanziati dal Ministero dell'Istruzione Italiana e dalla Commissione Europea: il progettto

ERC GenPercept di cui è titolare David Burr, due progetti di rilevante interesse nazionale (PRIN) di cui sono

responsabili David Burr e Roberto Arrighi ed infine un progetto Marie Curie Individual Fellowship, ospitato

all'Università di Pisa e coordinato da Elisa Castaldi.

(De: https://www.unipi.it/index.php/news/item/19721-nel-cervello-l-unita-di-percezione-e-azione Foto: Trends in Cognitive Scienze VOLUME 25, ISSUE 1, P24-36, JANUARY 01, 2021 e Google. Traduzione e modifiche per la redazione del Blog)

Work in Progress!

Mosaicismo genetico: il primo strumento moleculare si chiama Beatrix per SNS

Beatrix si chiama il primo strumento moleculare per studiare il Mosaicismo genetico, e lo presentiamo preso de las News de la Scuola Normale Superiore. Tra poco la Versione Spagnola, felici di condividere la interessante vita scientifica locale!

"Si chiama Beatrix, ed è una nuova tecnica per generare e poi rivelare un mosaico genetico, 

una condizione tipica di alcune malattie del neurosviluppo anche gravi e associata allo sviluppo

tumorale. È stata realizzata da ricercatori dell'Istituto nanoscienze (Cnr-Nano) e dell'Istituto

di neuroscienze (Cnr-In) del Consiglio nazionale delle ricerche e della Scuola Normale Superiore

all'interno del Laboratorio Nest di Pisa. Lo studio, finanziato da Telethon e dalla Regione Toscana, è

pubblicato su Nature Communications.

"Il mosaicismo è la condizione in cui all'interno di un organo sono presenti diversi patrimoni genetici che vengono espressi

contemporaneamente", spiega Gian Michele Ratto di Cnr-Nano che ha coordinato il team.

"Il risultato è un mosaico di caratteristiche che in alcuni casi sono innocue, come nei vegetali i fiori bicolori o il pelo a

chiazze tricolori nel gatto calico, mentre quando si verifica nel cervello causa spesso conseguenze 

gravi: patologie genetiche come la sindrome di Rett, la displasia corticale focale o l'epilessia

legata al gene PCDH19. Queste malattie sono caratterizzate da autismo, epilessia e deficit

cognitivi.

Anche nelle fasi iniziali dello sviluppo di un tumore si rileva presenza di mosaicismo genetico,

con sottoinsiemi di cellule che esprimono oncogeni frammiste in un tessuto normale".

Beatrix è il primo strumento molecolare per visualizzare questi mosaici genetici nelle cellule in vivo e studiarne le

caratteristiche in malattie neurologiche e oncologiche. "Abbiamo potuto modificare il patrimonio genetico di una frazione di

neuroni della corteccia cerebrale e identificare il genoma di ogni cellula grazie alla presenza di una proteina fluorescente"

prosegue il ricercatore Cnr-Nano. "Le cellule normali sono rosse mentre quelle che portano la mutazione sono verdi. La

presenza di queste proteine permette di studiare la fisiologia delle due popolazioni di neuroni, quelli normali e quelli 'malati'

nel cervello in vivo".

Lo studio della fisiologie e patologia di malattie correlate a mosaico genetico è ora possibile. "Quando 

questo strumento  viene applicato su cellule diverse dei neuroni", continua Ratto, "è possibile

creare il mosaicismo genetico  potenzialmente associato allo sviluppo tumorale. In questo modo

sarà possibile studiare il comportamento di singole cellule tumorali durante lo sviluppo delle fasi

iniziali della proliferazione e metastasi".

La creazione di Beatrix è consentita dalla duplice competenza all'interno del Laboratorio NEST nell'ambito della ingegneria

genetica e delle tecniche di microscopia ed elettrofisiologia in vivo. Claudia Lodovichi di Cnr-In di Padova ha fornito una

collaborazione importante, dirigendo lo studio del mosaicismo genetico nel bulbo olfattivo.

La ricerca è stata realizzata grazie al finanziamento della Fondazione Telethon. Proprio nei prossimi giorni, dal 12 al 19

dicembre, si rinnova l'appuntamento con la settimana di sensibilizzazione e la trentunesima edizione

della maratona di  ondazione Telethon, per continuare a sostenere la ricerca scientifica sulle

malattie genetiche rare, messa a dura prova nei mesi di emergenza legata al Coronavirus.

(De: https://normalenews.sns.it/mosaicismo-genetico-il-primo-strumento-molecolare-per-studiare-

malattie-neurologiche-e-oncologiche) y Fotos: Google