I neuroni chiave nella parte anteriore del cervello agiscono come “controllo del traffico” per gestire la nostra attenzione agli stimoli visivi
La selezione attenzionale esogena guidata dalla salienza e quella endogena guidata dall'obiettivo sono due forme distinte di attenzione che gestiscono la selezione di obiettivi irrilevanti per il compito e rilevanti per il compito nei primati. I meccanismi di controllo dell’attenzione dall’alto verso il basso consentono la selezione dell’obiettivo rilevante per il compito limitando l’influenza delle informazioni sensoriali. Sebbene sia noto che la corteccia prefrontale laterale (LPFC) media il controllo top-down, i meccanismi neuronali del controllo top-down della selezione attenzionale sono poco conosciuti.
Ora, Secondo un nuovo studio condotto da neuroscienziati della Perelman School of Medicine dell’University of Pennsylvania, i neuroni del “movimento visivo” nella parte anteriore del cervello possono aiutarti a rimanere concentrato.
Nello studio, pubblicato recentemente su Neuron (1), gli scienziati hanno cercato di illuminare il meccanismo neurale che aiuta il cervello a decidere se focalizzare l'attenzione visiva su un compito gratificante o su una distrazione allettante. Analizzando l'attività dei neuroni in modelli animali mentre affrontavano questo tipo di conflitto attenzionale, i ricercatori hanno scoperto che un modello di attività coordinata chiamato “beta burst” in un insieme di neuroni nella corteccia prefrontale laterale (LPFC) è situata in una sezione nella parte anteriore del cervello. il cervello responsabile della motivazione e delle ricompense – sembra avere un ruolo importante nel mantenere l’attenzione focalizzata sul compito, essenzialmente sopprimendo l’influenza dello stimolo distraente.
«La nostra ricerca suggerisce che mentre tutti i cervelli hanno la capacità di concentrarsi su un compito gratificante e di filtrare le distrazioni, alcuni sono più bravi di altri», ha affermato l'autore senior Bijan Pesaran PhD (2), professore di neurochirurgia Robert A Groff II alla Penn Medicine. «Capendo come il nostro cervello elabora gli stimoli gratificanti, speriamo di essere in grado di comprendere anche i fallimenti nel farlo in una varietà di disturbi cognitivi e psichiatrici, tra cui il disturbo da deficit di attenzione, la schizofrenia e il disturbo ossessivo-compulsivo».
Gli esseri umani e altri grandi mammiferi possono eliminare le distrazioni per mantenere la loro attenzione focalizzata su azioni che mirano a raggiungere obiettivi. Questo si chiama controllo “top-down”, in cui l’attenzione è diretta verso un compito con l’intenzione di raggiungere un obiettivo gratificante. I grandi mammiferi come i primati hanno anche circuiti cerebrali che reindirizzano automaticamente la loro attenzione in base alle immagini e ai suoni in arrivo e ad altri stimoli sensoriali “salienti”, altrimenti noti come controllo “dal basso verso l’alto”. Finora non è mai stato del tutto chiaro come il cervello sopprima tali distrazioni per mantenere l’attenzione focalizzata su un compito correlato a un obiettivo.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno cercato di capire cosa dirige l’attenzione su alcuni stimoli, ma ne sopprime altri in modo più dettagliato. Utilizzando modelli animali, i ricercatori hanno registrato come l'attività nell'LPFC cambia mentre si completa un'attività mentre vengono presentate distrazioni visive. I neuroscienziati hanno trovato prove evidenti che un tipo specifico di neuroni LPFC, chiamati neuroni del movimento visivo, dirigono l’attenzione verso la forma gratificante o quella che distrae.
I ricercatori hanno anche osservato che i neuroni del movimento visivo nell’LPFC si attivavano insieme alla stessa frequenza, chiamata “beta burst” durante i periodi di concentrazione (quando si ignorano le distrazioni visive e si completano i compiti). Quando questi beta burst si verificavano nei momenti precedenti la presentazione degli stimoli visivi, era molto più probabile che i soggetti ignorassero gli stimoli visivi e completassero il compito. Al contrario, quando i beta burst erano deboli o assenti prima che venissero presentati gli stimoli visivi, i soggetti erano più propensi a spostare la loro attenzione sulle forme luminose ma poco gratificanti.
«Questo ci suggerisce che i beta-burst hanno origine in una rete di neuroni del movimento visivo e agiscono come 'direttori del traffico' per i neuroni che elaborano diversi stimoli visivi», ha detto la prima autrice Agrita Dubey (3), PhD, ricercatrice post-dottorato presso il Pesaran Lab dell'University of Pennsylvania. «Suggerisce anche che concentrarsi su un compito gratificante richiede una grande quantità di energia e che potrebbe essere qualcosa che può essere migliorato, specialmente negli individui con deficit di attenzione».
Questo lavoro è stato supportato in parte dal National Institutes of Health (F32-MH100884, T32-EY007158, R01-NS104923, UF1-NS122123) e dal Dipartimento della Difesa (MURI W911NF-16-1-0368).
Penn Medicine è uno dei centri medici accademici leader a livello mondiale, dedicato alle missioni correlate di formazione medica, ricerca biomedica, eccellenza nella cura dei pazienti e servizio alla comunità. L'organizzazione è composta dal sistema sanitario dell'University of Pennsylvania e dalla Penn's Raymond and Ruth Perelman School of Medicine, fondata nel 1765 come prima scuola di medicina della nazione.
La Perelman School of Medicine è costantemente tra i principali destinatari a livello nazionale di finanziamenti da parte del National Institutes of Health, con 550 milioni di dollari assegnati nell'anno fiscale 2022. Con una storia orgogliosa di “primati” nel campo della medicina, i team di Penn Medicine sono stati pionieri di scoperte e innovazioni che hanno plasmato la medicina moderna, comprese scoperte recenti come la terapia con cellule T CAR per il cancro e la tecnologia mRNA utilizzata nei vaccini COVID-19.
Le strutture per l'assistenza ai pazienti del sistema sanitario dell'Università della Pennsylvania si estendono dal fiume Susquehanna in Pennsylvania fino alla costa del New Jersey. Questi includono l'Ospedale dell'University of Pennsylvania, il Penn Presbyterian Medical Center, il Chester County Hospital, il Lancaster General Health, il Penn Medicine Princeton Health e il Pennsylvania Hospital, il primo ospedale della nazione, fondato nel 1751. Ulteriori strutture e imprese includono Good Shepherd Penn Partners, Penn Medicine at Home, Lancaster Behavioral Health Hospital e Princeton House Behavioral Health, tra gli altri.
Penn Medicine è un'impresa da 11,1 miliardi di dollari alimentata da oltre 49.000 docenti e personale di talento.
Riferimenti:
(2) Bijan Pesaran
(3) Agrita Dubey
Descrizione foto: L'attività beta coerente modula il canale di luminanza per supportare il controllo top-down della selezione esogena. - Credit: Penn Medicine.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Penn Medicine Neuroscientists Identify Brain Mechanism that Drives Focus Despite Distractions