Born Ready: i bambini sono precablati per percepire il mondo

I neuroscienziati comprendono molto su come il cervello umano è organizzato in sistemi specializzati per riconoscere volti o scene o per altre funzioni cognitive specifiche. Le domande che rimangono riguardano il modo in cui sorgono tali capacità. Queste reti – e le regioni che le compongono – sono già specializzate alla nascita? O sviluppano queste sensibilità nel tempo? E in che modo la struttura può influenzare lo sviluppo della funzione? “Questa è una domanda filosofica secolare su come è organizzata la conoscenza”, afferma lo psicologo Daniel Dilks della Emory University. “E da dove viene? Con cosa siamo nati e cosa richiede esperienza? ”

Dilks e i suoi colleghi hanno affrontato queste domande in un’indagine sulla connettività neurale nei più giovani umani studiati fino ad oggi in questo contesto: 30 bambini di età compresa tra 6 e 57 giorni (con un’età media di 27 giorni). I loro risultati suggeriscono che il cablaggio del circuito precede, e quindi può guidare, la specializzazione regionale, facendo luce su come i sistemi di conoscenza emergono nel cervello. Ulteriore lavoro in tal senso può fornire informazioni sui disturbi dello sviluppo neurologico come l’autismo.

Nello studio, pubblicato lunedì in Atti della National Academy of Sciences USA, i ricercatori hanno esaminato due delle reti cerebrali meglio studiate dedicate a una particolare funzione visiva, una alla base del riconoscimento facciale e un’altra che elabora le scene. L’area del viso occipitale e l’area del viso fusiforme rispondono selettivamente ai volti e sono altamente collegati negli adulti, suggerendo che costituiscono una rete di riconoscimento facciale. La stessa descrizione si applica all’area del luogo parahippocampale e al complesso retrospleniale, ma per le scene. Tutte e quattro queste aree si trovano nella corteccia temporale inferiore, che è dietro l’orecchio nell’uomo.

Il team ha utilizzato una tecnica chiamata imaging a risonanza magnetica funzionale allo stato di riposo (rsfMRI), che misura il livello di sincronizzazione dell’attività nelle diverse regioni del cervello per valutare la loro connessione. I bambini sono stati scansionati mentre dormivano e strettamente fasciati. “Ottenere dati fMRI dai neonati è una nuova frontiera del neuroimaging”, afferma il neuroscienziato e autore principale dello studio Frederik Kamps, ora presso il Massachusetts Institute of Technology. “Hai bisogno che la testa dei partecipanti sia ferma, e un bambino che dorme è disposto a rimanere fermo”.

I ricercatori hanno scoperto che le regioni del viso erano altamente collegate tra loro ma non alle regioni della scena, e viceversa, in questa giovane età. Passerebbero mesi prima che diventassero selettivi per volti o scene, suggerendo che la connettività precede lo sviluppo della funzione.

Il team ha anche valutato le connessioni tra queste regioni e la parte del cervello in cui l’input visivo arriva prima dalla retina: la corteccia visiva primaria, o V1. Questa regione è strutturata in modo tale che tali input dal centro della retina arrivino in un’area diversa rispetto a quelli provenienti dalla periferia del campo visivo, formando una mappa del mondo visivo. La rete facciale era fortemente connessa con l’area centrale di V1, mentre la rete di scene era più strettamente collegata alla sua area periferica. Questa disposizione probabilmente si riferisce al fatto che di solito ci fissiamo sui volti, mentre le scene si estendono su tutto il nostro campo visivo. Queste reti, presenti nei primi giorni di un bambino, sono quindi collegate in modo da ricevere l’input più appropriato per la funzione che eventualmente eseguiranno.

Ciò significa che il riconoscimento facciale e l’elaborazione della scena sono innati? I ricercatori non sono d’accordo su questo punto. Nel 2017 la neurobiologa Margaret Livingstone della Harvard Medical School pubblicato uno studio dei macachi appena nati che hanno trovato la connettività precede la funzione, ma solo fino alle mappe visive. Livingstone, che non era un autore del nuovo documento, pensa che la sensibilità a specifiche categorie di cose, come i volti, derivi dall’accumulare esperienze di vederli. “Sei nato con queste mappe e questo è ciò che guida l’organizzazione finale del cervello”, afferma. “Questo è il ponteggio su cui l’esperienza agisce.” In un altro studio, ha scoperto che le scimmie allevate senza vedere i volti non sviluppavano la selettività dei volti.

Altri, tuttavia, hanno dimostrato che le persone congenite cieche hanno regioni selettive per il viso e la scena (usando ad esempio stimoli tattili o uditivi), suggerendo che queste funzioni potrebbero essere innate o, almeno, che potrebbero dipendere da qualcosa di più del semplice input visivo . Dilks osserva che i volti non sono le uniche cose su cui ci fissiamo e altri ricercatori hanno proposto che connessioni “top-down” da regioni corticali di alto livello coinvolte nell’interazione sociale (tra madre e bambino, ad esempio) possano anche modellare lo sviluppo di selettività facciale. Questo dibattito non mostra alcun segno di soluzione al più presto. “Tutto si riduce a questa domanda filosofica: gli umani sono speciali? Hanno parti del loro cervello predestinate a diventare queste cose speciali? ” Dice Livingstone. “O possiamo spiegarlo usando i principi di basso livello che abbiamo ereditato dagli animali inferiori?”

Oltre a questo litigio teorico, Dilks ha un occhio su possibili applicazioni cliniche. È particolarmente interessato a due disturbi dello sviluppo neurologico che si pensa comportino differenze nel cablaggio cerebrale: le persone con autismo hanno menomazioni sociali che possono riguardare l’elaborazione del viso. E una condizione chiamata sindrome di Williams causa problemi di navigazione.

I fratelli di bambini con autismo potrebbero essere studiati per chiedere se la connettività nelle regioni facciali possa prevedere l’insorgenza della condizione, che di solito non viene diagnosticata fino all’età di almeno due anni. Dilks spera anche di studiare i bambini con la sindrome di Williams per chiedere se la connettività tra le aree di elaborazione della scena sia un problema. “È importante saperlo”, afferma, “perché forse possiamo sfruttare l’incredibile malleabilità del cervello infantile per intervenire prima”.

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