Come la mente crea mappature multiple per il movimento

Un team di ricercatori norvegesi ha condotto una serie di esperimenti sui topi per capire come fa il cervello a creare il sistema di mappatura che ci permette di muoverci e spostarci facilmente da un posto all’altro. Lo studio, apparso nella rivista Nature Neuroscience, ha scoperto che le mappe sono create dal cervello e in seguito “assemblate” da un meccanismo di mappatura, consentendoci di muoverci con uno sforzo minimo.

Come fa abitualmente un essere umano a spostarsi? In una giornata normale quasi tutti noi ci muoviamo parecchio, ma non pensiamo mai a come riusciamo ad andare da un posto all’altro. Gli scienziati dalla NTNU (University of Science and Technology) norvegese hanno adesso condotto esperimenti sui topi e scoperto che il loro cervello crea senza sosta numerose mappe indipendenti, grazie alle quali gli animali sono in grado di dirigersi attraverso ambienti nuovi. Secondo i ricercatori, le conclusioni degli esperimenti sui topi possono essere applicate anche al cervello umano.

Quattro anni orsono un team di ricercatori del Kavil Institute for Systems Neuroscience della NTNU aveva usato “grid cells” (cellule griglia) in un sistema coordinato per scoprire come fa il cervello a creare nuove mappe per nuove situazioni. La ricerca condotta dal Dr. Dori Derdikman e dai suoi colleghi dello stesso team ha ora messo in luce un aspetto completamente inedito della logistica di mappatura del cervello.

I ricercatori hanno scoperto che il cervello umano crea ininterrottamente nuove mappe, alcune ad alta definizione ed altre un po’ più grezze, e che per classificarle dispone di un “avanzato sistema di smistamento”.

Il team si chiedeva da tempo “se tutte le informazioni spaziali venissero archiviate dal cervello in una sola mappa”, dice il Dr. Derdikman. “Per cui abbiamo ideato un sistema per scoprirlo”. I ricercatori hanno condotto i loro esperimenti osservando le cavie mentre vagavano in un piccolo spazio aperto.

Dopo averli messi per la prima volta in questo spazio, i ricercatori ne hanno misurato l’attività cerebrale. Le misurazioni hanno creato una mappa che corrispondeva al modo in cui le “grid cells” delle cavie avevano misurato l’area. Una volta identificata “la mappa mentale” dei topi, i ricercatori hanno modificato l’assetto dello spazio, inserendo pareti per creare un labirinto con brusche svolte.

“Quando sono state inserite le pareti, alle mappe dei topi è successo qualcosa”, ha spiegato il Dr. Derdikman. “Dapprima abbiamo registrato la stessa mappa, ma la mappa è completamente cambiata quando le cavie hanno dovuto fare una brusca svolta nel labirinto. La cosa si è ripetuta parecchie volte, sempre nel momento in cui i topi svoltavano per continuare in un nuovo corridoio”.

La ricerca ha mostrato che, quando i topi si trovavano dinanzi a un nuovo spazio, le loro mappe mentali si modificavano per consentire loro di percorrerlo. Ben presto è apparso chiaro che le cavie creavano tutta una serie di mappe, successivamente “assemblate” da un meccanismo di mappatura nel cervello. Secondo i ricercatori, negli esseri umani il sistema di mappatura funziona probabilmente nello stesso modo.

I ricercatori si sono presto convinti che la creazione di nuove mappe era legata all’ambiente fisico e non a un comportamento appreso. I cambiamenti potrebbero essere indotti dalle cosiddette “border cells” (cellule marginali), un tipo di cellula recentemente scoperto, che indicherebbero al cervello dove finisce un ambiente e dove ne comincia un altro.

“Può darsi che le “border cells” segnalino al cervello che si sta attraversando una linea di demarcazione nell’ambiente e che bisogna cambiare mappa”, ha dichiarato Trygve Solstad, membro del team di ricerca. “Pensiamo che quando le cavie entrano in un nuovo corridoio del labirinto avvenga un cambio ambientale di questo tipo”. Per confermare l’ipotesi, sono ora necessarie ulteriori ricerche.

Per maggiori informazioni:

Norwegian University of Science and Technology (NTNU):
http://www.ntnu.no/english

Kavil Institute for Systems Neuroscience:
http://www.ntnu.no/cbm/

Nature Neuroscience:
http://www.nature.com/neuro/index.html