L’interazione dinamica che sostiene l’attività cognitiva complessa è stata catturata per la prima volta da un gruppo di ricerca dell’Università di Trento, che ha analizzato il processo grazie a neurotecnologie avanzate.
“Disentangling metabolic and neurovascular timescales supporting cognitive processes” – questo il nome dello studio pubblicato sulla rivista Pnas – apre la strada a nuovi scenari per una maggiore conoscenza delle scienze cognitive. Cosa succede nel nostro cervello quando siamo impegnati in un’attività mentale, quando pensiamo, dobbiamo memorizzare qualcosa o restare concentrati?
Un passo avanti in questa direzione è stato compiuto da un gruppo di ricerca del Centro interdipartimentale Mente/Cervello (Cimec) dell’Università di Trento. L’articolo presenta due primi autori: Francesca Saviola, che ha condotto lo studio durante il dottorato in Cognitive and Brain Sciences al Cimec – sotto la supervisione di Jorge Jovicich, docente di Neuropsicologia e Neuroscienze Cognitive al Centro – e Stefano Tambalo, responsabile tecnico del Laboratorio di Neuroimmagini a Risonanza Magnetica al Cimec.
La parte innovativa dello studio consiste nell’essere riusciti a monitorare in tempo reale e in modo non invasivo, come l’equilibrio tra eccitazione e inibizione nei neuroni cambi durante compiti cognitivi, insieme alla dinamica delle reti cerebrali. I risultati rivelano come il cervello alterni stati di forte stabilità a stati transitori di riorganizzazione delle connessioni, un meccanismo mediato sia da fattori chimici che vascolari che supportano processi cognitivi complessi. Monitorando il metabolismo e l’attività cerebrale in tempo reale è stato scoperto che i segnali chimici del cervello e le sue reti di comunicazione si spostano insieme in pochi secondi.
Quando lo sforzo mentale è prolungato, questo equilibrio può essere compromesso e spingere il cervello in uno stato più stabile ma meno flessibile. Lo studio ha combinato tecniche di spettroscopia con la mappatura funzionale della rete cerebrale ed è stato condotto grazie all’impiego di neuroimmagini a risonanza magnetica, che permettono di studiare non solo la forma, ma anche la funzione cerebrale, misurando cambiamenti dinamici nei processi fisiologici e neurali.
“Abbiamo scoperto che i cambiamenti nel metabolismo cerebrale e nell’ossigenazione del flusso sanguigno aumentano e diminuiscono in sincronia. Questo suggerisce l’esistenza di un sistema di controllo condiviso che aiuta il cervello a rimanere adattabile per rispondere a stimoli esterni”, spiegano Francesca Saviola e Stefano Tambalo. “Il nostro lavoro – sottolinea Jorge Jovicich – apre nuovi scenari su come il cervello ci aiuta a rimanere concentrati, adattabili e resilienti durante uno sforzo cognitivo. Una conoscenza che un giorno potrebbe ispirare nuovi approcci ai disturbi neurologici”.
