Il nostro cervello è costantemente impegnato in un’attività predittiva silenziosa e automatica: anticipa che una fetta di pane incontrerà un pezzetto di burro, e nella maggior parte dei casi indovina. Questa capacità di lungimiranza in una frazione di secondo è ciò che rende le scene quotidiane fluide e coerenti, piuttosto che frammentate e confuse.
Come il cervello anticipa le azioni
Dietro questa anticipazione si cela un insieme di regioni cerebrali che i ricercatori definiscono la “rete di osservazione dell’azione (AON)“. Questa rete si attiva automaticamente ogni volta che osserviamo un’altra persona compiere azioni specifiche, come raggiungere, afferrare o manipolare un oggetto. Decenni di studi di laboratorio, che spesso impiegavano brevi frammenti video di uno o due secondi, hanno contribuito a delineare le basi e il funzionamento di questa rete neurale. Tuttavia, la vita reale raramente presenta azioni isolate; piuttosto, offre sequenze complete e intenzionali, come la preparazione di un panino. Questa discrepanza tra gli studi di laboratorio e la realtà ha fornito l’impulso per un nuovo e rivelatore studio.
Il progetto è stato condotto da un team dell’Istituto Olandese di Neuroscienze, sotto la guida di Christian Keysers e Valeria Gazzola. Keysers riassume il concetto in modo semplice ma efficace: “Ciò che faremo dopo diventa ciò che il nostro cervello vede“, evidenziando come la previsione sia un elemento centrale della percezione stessa. Studi precedenti avevano suggerito un flusso unidirezionale di informazioni, con le regioni visive che trasmettevano i dettagli ai centri parietali e premotori per la pianificazione delle risposte. Il nuovo studio si è posto l’interrogativo se questo flusso potesse invertirsi quando l’osservatore era in grado di anticipare il passo successivo dell’azione.
Per esplorare questa ipotesi in dettaglio, i ricercatori hanno ideato due versioni di scene quotidiane, come la preparazione di un panino o la piegatura di una maglietta. In una versione, definita “montaggio naturale”, le azioni si svolgevano nella sequenza attesa. Nella seconda, il “montaggio confuso”, le stesse clip venivano riprodotte in un ordine casuale. I volontari hanno osservato entrambe le tipologie di scene mentre la loro attività cerebrale veniva attentamente registrata.
Alcuni dei partecipanti erano pazienti epilettici che avevano già degli elettrodi intracranici impiantati per scopi di monitoraggio medico. Questa circostanza ha permesso al team di acquisire segnali elettrici da aree profonde della corteccia con una precisione al millisecondo, offrendo una visione dettagliata delle dinamiche neurali in gioco.
Il ruolo cruciale della corteccia premotoria e la codifica predittiva
Quando l’ordine delle azioni che osserviamo ha un senso logico, il nostro cervello opera in un modo sorprendentemente diverso da quanto spesso rappresentato nei diagrammi dei libri di testo. In queste situazioni, i segnali di feedback provengono dalle regioni motorie di livello superiore e si dirigono verso la corteccia sensoriale.
Questa spinta “dall’alto verso il basso” ha l’effetto di mettere a tacere le aree visive, suggerendo che il cervello decida di alleggerire il carico di lavoro perché l’azione successiva è praticamente scontata. Al contrario, quando l’ordine delle azioni è confuso o casuale, la corteccia è costretta ad affidarsi esclusivamente alle informazioni visive in entrata, ripristinando il classico percorso “feed-forward” che va dall’occhio alla mano.
Il cambiamento più evidente in questo processo è stato osservato nella corteccia premotoria. Questa regione, nota per la sua funzione nella preparazione dei nostri movimenti, mostrava un’attivazione precoce quando le scene si svolgevano in modo logico. Successivamente, i ritmi elettrici si propagavano all’indietro, raggiungendo le regioni che elaborano il tatto e la vista. Questo risultato suggerisce in modo convincente che i ricordi motori, come le abitudini radicate nel fare cose semplici come tagliare un panino, predispongono il cervello a elaborare ciò che i nostri occhi stanno per vedere.
Valeria Gazzola ha chiarito questa inversione di flusso informativo in termini semplici: “Ora, le informazioni fluivano effettivamente dalle regioni premotorie, che sanno come prepariamo la colazione, alla corteccia parietale, e l’attività nella corteccia visiva era repressa“. Ha poi aggiunto, con un’espressione evocativa: “È come se si fossero fermati a guardare con i loro occhi e avessero iniziato a vedere cosa avrebbero fatto loro stessi”.
Queste osservazioni catturano un’idea interessante: in contesti familiari, la nostra percezione delle azioni altrui può dipendere più dalla nostra conoscenza acquisita e dalle nostre aspettative che dalla semplice informazione visiva diretta. Questa intuizione si integra perfettamente nel quadro più ampio della codifica predittiva, una teoria secondo cui il cervello confronta costantemente le proprie aspettative con i dati sensoriali in arrivo, inviando poi segnali di errore solo quando la realtà non corrisponde alle previsioni.
Mostrando questo meccanismo in sequenze di azioni naturali e quotidiane, lo studio rafforza l’idea che la previsione non sia una capacità esclusiva riservata a momenti di particolare rischio o complessità, ma piuttosto una modalità operativa predefinita e intrinseca alla nostra vita sociale di tutti i giorni.
Previsione e percezione
Sopprimere l’attività della corteccia visiva durante una routine ben nota può sembrare azzardato, ma in realtà consente al cervello di risparmiare energia e di accelerare la comprensione. Quando il cervello si fida delle proprie ipotesi, elimina i controlli sensoriali ridondanti, liberando risorse preziose per gestire sorprese o imprevisti, come un inaspettato scambio di ingredienti in una ricetta. Dati provenienti da elettroencefalografia (EEG) e risonanza magnetica funzionale (fMRI) nello stesso studio hanno evidenziato una minore richiesta metabolica quando le azioni erano prevedibili, rafforzando l’idea che la prescienza riduca il sovraccarico neurale.
Questi cicli di feedback chiariscono anche come riusciamo a tenere traccia delle altre persone in ambienti rumorosi o visivamente disordinati. Facendo affidamento sulla memoria motoria, il cervello è in grado di ricomporre immagini frammentarie in una scena coerente. Questa è un’abilità fondamentale per il lavoro di squadra in una strada affollata o per comunicare efficacemente mentre si cena, permettendoci di anticipare le azioni altrui anche con input sensoriali incompleti.
Comprendere come il sistema motorio modelli la percezione potrebbe avere ricadute significative nella riabilitazione post-ictus. Terapie che addestrano i pazienti ad anticipare intere sequenze di movimento, anziché limitarsi a imitare singoli gesti, potrebbero riprogrammare in modo più efficace i circuiti neurali danneggiati. Queste scoperte ispirano anche gli ingegneri che lavorano su robot assistivi e occhiali a realtà aumentata. Sistemi capaci di prevedere l’intenzione umana con una frazione di secondo di anticipo potrebbero scegliere percorsi più sicuri per i robot, consegnare gli strumenti al momento giusto o segnalare anomalie prima che si verifichino incidenti.
Al di là della medicina e delle macchine, questo studio ci invita ad apprezzare il complesso lavoro nascosto che il nostro cervello svolge quotidianamente. Ogni volta che passiamo il sale a tavola o raccogliamo un mazzo di chiavi che ci viene lanciato, strati di previsione neurale mantengono lo scambio fluido e naturale. Mappando questa intricata coreografia con precisione intracranica, i ricercatori hanno dimostrato che gran parte di ciò che “vediamo” proviene dall’interno, proiettato dalla nostra esperienza e conoscenza, piuttosto che essere dipinto esclusivamente dall’occhio.
Studi futuri si concentreranno sulla verifica se lo stesso modello di feedback si manifesti anche in scambi sociali più complessi, come suonare insieme, imparare un nuovo sport o interpretare rapidamente le espressioni facciali durante una conversazione. Se la previsione basata sulla motorietà si rivelasse fondamentale in tutti questi ambiti, allora programmi di allenamento che espandono il repertorio motorio di una persona potrebbero di conseguenza affinare anche le sue capacità percettive. Per ora, il messaggio da assimilare è chiaro: quando un’azione si svolge secondo un ritmo familiare, il cervello permette alla memoria di dettare le regole. Questa scorciatoia cognitiva fa sì che la vita scorra senza intoppi, un’intuizione al momento giusto alla volta.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Cell Reports.
