Confutare la memoria silenziosa: il cervello elabora attivamente le informazioni disattente

Comprendere come il cervello umano immagazzina le informazioni e le utilizza per svolgere vari compiti è da tempo uno degli obiettivi principali della ricerca in neuroscienze e psicologia. Gli scienziati hanno già identificato diversi tipi di memoria, ognuno con caratteristiche e funzioni proprie.

Uno di questi tipi è la memoria di lavoro, che implica l'archiviazione e l'elaborazione a breve termine di informazioni importanti, in particolare quelle necessarie per svolgere compiti logici o prendere decisioni nel prossimo futuro. La ricerca dimostra che questa archiviazione temporanea di informazioni è associata all'attività costante e sostenuta di alcuni neuroni nel cervello.

La maggior parte degli studi precedenti sulla memoria di lavoro hanno utilizzato compiti in cui ai partecipanti veniva chiesto di ricordare tutte le informazioni presentate loro.

Tuttavia, sono pochissimi gli studi che hanno tentato di comprendere come il cervello immagazzini le informazioni "disattentive", vale a dire stimoli che non sono al momento al centro dell'attenzione e non sono direttamente rilevanti per il compito da svolgere.

Gli scienziati dell'Accademia polacca delle scienze, della SUNY Upstate, dell'Ospedale militare di Elk e dell'Università di medicina di Breslavia hanno deciso di testare la validità di un modello teorico che suggerisce l'esistenza di un "meccanismo silenzioso all'attività" responsabile dell'immagazzinamento delle informazioni disattente.

I loro risultati, pubblicati sulla rivista Nature Human Behaviour, mettono in discussione questo presupposto teorico e dimostrano invece che l'immagazzinamento di informazioni disattente è associato anche all'attività neurale.

"Sappiamo che elementi della nostra memoria di lavoro – i nostri pensieri – sono rappresentati dall'attività di neuroni specializzati", ha spiegato a Medical Xpress l'autore senior Jan Kaminski.
"Quando dobbiamo tenere a mente qualcosa, alcuni neuroni diventano più attivi. Ad esempio, quando memorizziamo un numero di telefono, alcuni neuroni diventano temporaneamente più attivi, codificando quell'informazione".
"Tuttavia, ricerche recenti hanno suggerito che se un elemento della memoria è temporaneamente fuori fuoco, l'attività dei neuroni torna ai livelli di base, ad esempio quando dobbiamo ricordare un numero di telefono ma passiamo temporaneamente a un altro compito".

Queste ipotesi si basavano in gran parte su dati ottenuti utilizzando metodi non invasivi come l'EEG e la risonanza magnetica funzionale. Tuttavia, questi metodi misurano l'attività media di centinaia di migliaia di neuroni, il che significa che l'attività di un piccolo gruppo di cellule può essere "fagocitata" dall'inattività dei neuroni circostanti.

"Il nostro laboratorio è specializzato nella registrazione diretta dell'attività neurale durante procedure cliniche invasive, come l'impianto di elettrodi nel cervello dei pazienti per monitorare l'epilessia", afferma Kaminski.
"Questo offre un'opportunità unica per testare direttamente l'ipotesi dell'attività silente. In questo studio, abbiamo registrato l'attività dei neuroni del lobo temporale, noti per il loro ruolo nella memoria di lavoro".

Ai partecipanti sono state mostrate due immagini e chiesto di ricordarle entrambe, ma di concentrarsi solo su una nella prima parte dell'esperimento. In seguito, dovevano continuare a concentrarsi sulla stessa immagine o passare a quella precedentemente "sfocata".

"Questo schema sperimentale è chiamato paradigma del doppio retro-indizio ed è stato utilizzato in studi precedenti", spiega Katarzyna Paluch, prima autrice dell'articolo.
"Per registrare l'attività, abbiamo utilizzato l'EEG intracranico, una procedura clinica in cui gli elettrodi vengono inseriti chirurgicamente direttamente nel cervello del paziente, ad esempio per diagnosticare l'epilessia. Questo ci ha permesso di registrare l'attività dei singoli neuroni".

Mentre i partecipanti spostavano la loro attenzione da un'immagine all'altra, gli scienziati registravano l'attività dei neuroni nel lobo temporale per capire come il cervello immagazzina le informazioni "non focalizzate".

"Con nostra sorpresa, abbiamo scoperto che anche l'immagine su cui il partecipante non si stava concentrando continuava a essere rappresentata attivamente attraverso l'attivazione neurale", ha affermato Kaminski.
"Questo contraddice l'ipotesi dell'immagazzinamento silenzioso e dimostra che anche gli elementi sfocati nella memoria di lavoro sono rappresentati da un'attività neurale attiva. I nostri risultati suggeriscono che gran parte della nostra memoria di lavoro – questo 'schizzo' mentale – è mantenuta dall'attivazione neurale attiva."

Pertanto, i pensieri e le altre informazioni che si trovano al di fuori del focus dell'attenzione sono ancora supportati da neuroni attivi e non da un meccanismo "silenzio", come si pensava in precedenza.

Oltre alla loro fondamentale importanza per comprendere il funzionamento della memoria, queste scoperte potrebbero anche influenzare lo sviluppo di trattamenti per i disturbi mentali che comportano un deterioramento della memoria di lavoro, come l'ADHD, il DOC e la schizofrenia.

"Ad esempio, i nostri risultati ci permettono di pensare alla creazione di impianti neurali o stimolatori elettrici che possano aiutare a mantenere informazioni specifiche nella memoria di lavoro, ampliando le possibilità terapeutiche", ha aggiunto Kaminski.
"Il nostro laboratorio sta attualmente continuando a studiare la memoria di lavoro e i suoi meccanismi neurali utilizzando registrazioni dirette dell'attività cerebrale.
In futuro, prevediamo di studiare come il cervello passi dal mantenimento delle informazioni correnti al ricordo di nuove informazioni, il che è fondamentale per un'attività cognitiva flessibile".