Cosa fa il cervello quando siamo inattivi?

Quando ci concediamo momenti di relax, il nostro cervello continua ad essere attivo come quando siamo occupati a lavoro o in una sessione di studio? E se sì, in che modo?

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Esposizione passiva, cervello, grafene

Ogni volta che un individuo svolge attivamente un compito come lavorare o studiare, si attivano determinate aree del cervello e i neuroni aumentano la loro attività elettrica. Ma come funziona il tessuto cerebrale nel momento in cui un soggetto cessa di essere operativo?

Esposizione passiva, cervello

Che cos’è la modalità predefinita del cervello?

Negli ultimi due decenni la ricerca scientifica ha definito quella che è conosciuta come la rete in modalità predefinita, una raccolta di aree del cervello apparentemente non correlate che si attivano quando un individuo non è attivo.

La sua scoperta ha offerto spunti su come funziona l’encefalo al di fuori di compiti ben definiti e ha anche stimolato la ricerca sul ruolo del cervello, non solo delle regioni cerebrali, nella gestione della nostra esperienza interna.

Alla fine del XX secolo, i neuroscienziati hanno iniziato a utilizzare nuove tecniche per acquisire immagini del cervello delle persone mentre eseguivano compiti nelle macchine di scansione. Come previsto, l’attività in alcune aree del cervello è aumentata durante i compiti e, con sorpresa dei ricercatori, l’attività in altre aree è diminuita contemporaneamente. I neuroscienziati si sono interessati al fatto che, durante un’ampia varietà di compiti, le stesse aree cerebrali abbiano ridotto costantemente la loro attività.



Durante lo studio è risultato come se queste aree del cervello fossero attive quando la persona non stava facendo nulla, e poi si spegnessero quando la mente doveva concentrarsi su qualcosa di esterno.

I ricercatori hanno definito queste aree “task negative”. Quando sono state identificate per la prima volta, Marcus Raichle, neurologo della Washington University School of Medicine di St. Louis, ha sospettato che queste aree negative per il compito svolgessero un ruolo importante nella mente a riposo.

Questo ha sollevato la questione ‘Qual è l’attività cerebrale di base?'”. In un esperimento, lo studioso ha chiesto alle persone sottoposte a scanner di chiudere gli occhi e semplicemente di lasciare vagare la mente mentre ha misurato la loro attività cerebrale.

È stato scoperto che durante il riposo, quando ci rivolgiamo mentalmente verso l’interno, le aree negative per il compito utilizzano più energia rispetto al resto del cervello. Un altro studio ha definito questa attività: “Una modalità predefinita della funzione cerebrale”.

Sinapsi, identificata una funzione chiave nel cervello

Due anni dopo, dopo aver generato dati ad alta risoluzione, un team della Stanford University School of Medicine ha scoperto che questa attività negativa al compito definisce una rete coerente di regioni cerebrali interagenti, che hanno chiamato default mode network.

La scoperta della rete in modalità predefinita ha acceso la curiosità tra i neuroscienziati su quello che fa il cervello in assenza di un compito focalizzato verso l’esterno. Anche se alcuni ricercatori hano ritenuto che la funzione principale della rete fosse quella di generare la nostra esperienza di vagabondaggio mentale o di sogno ad occhi aperti, c’erano molte altre congetture.

Forse controllava flussi di coscienza o attivava ricordi di esperienze passate. E la disfunzione nella rete in modalità predefinita è stata considerata una potenziale caratteristica di quasi tutti i disturbi psichiatrici e neurologici, tra cui depressione, schizofrenia e morbo di Alzheimer.

Come funziona

Da allora, diverse ricerche sulla modalità predefinita ha complicato quella comprensione iniziale: “È stato molto interessante vedere i tipi di compiti e paradigmi diversi che hanno coinvolto la rete in modalità predefinita negli ultimi 20 anni“, ha affermato Lucina Uddin, neuroscienziata dell’Università della California, a Los Angeles.

La modalità predefinita è una delle prime reti cerebrali caratterizzate dalla scienza. È costituita da una manciata di regioni cerebrali, tra cui alcune nella parte anteriore del cervello, come le cortecce prefrontali mediali dorsale e ventrale, e altre sparse in tutto l’organo, come la corteccia cingolata posteriore, il precuneo e il giro angolare.

Queste regioni sono associate alla memoria, alla riproduzione dell’esperienza, alla previsione, alla considerazione dell’azione, alla ricompensa/punizione e all’integrazione delle informazioni.

Dalla sua scoperta, i neuroscienziati hanno identificato una manciata di ulteriori reti distinte, ciascuna delle quali attiva aree apparentemente disparate del cervello. Queste aree attivate non agiscono in modo indipendente, ma piuttosto si armonizzano in sincronia tra loro.

Non si può pensare a un’orchestra sinfonica composta solo da violini o oboi“, ha spiegato Raichle. Allo stesso modo, in una rete cerebrale, le singole parti interagiscono per produrre effetti che possono produrre solo insieme.

Secondo la ricerca, gli effetti della rete in modalità predefinita includono il vagabondaggio della mente, il ricordo di esperienze passate, il pensiero sugli stati mentali degli altri, la visione del futuro e l’elaborazione del linguaggio.

Anche se questo può sembrare un insieme di aspetti cognitivi non correlati. Vinod Menon, direttore dello Stanford Cognitive & Systems Neuroscience Laboratory, ha recentemente teorizzato che tutte queste funzioni potrebbero essere utili nella costruzione di una narrativa interna. A suo avviso, la rete in modalità predefinita ti aiuta a pensare a chi sei in relazione agli altri, a ricordare le tue esperienze passate e poi a racchiudere tutto questo in una narrazione di sé coerente.

La modalità predefinita è chiaramente legata a qualcosa di complicato ed è coinvolta in molti processi diversi che non possono essere descritti chiaramente.

Uddin ha iniziato a indagare sulla rete in modalità predefinita perché era interessata all’autoriconoscimento e molte attività di autoriconoscimento, come identificare il proprio volto o la propria voce, sembravano essere associate alla rete.

Demenza ad esordio giovanile (YOD), cervello

Interazioni tra reti

Negli ultimi anni ha spostato la sua attenzione sulle interazioni tra le reti cerebrali. Proprio come diverse aree del cervello interagiscono tra loro per formare reti, diverse reti interagiscono tra loro in modi significativi.

Le interazioni di rete sono in qualche modo più chiarificanti da studiare rispetto a una semplice rete isolata perché lavorano insieme e poi si separano e quindi cambiano ciò che stanno facendo nel tempo“.

I ricercatori hanno anche esaminato se i disturbi di salute mentale come la depressione potrebbero essere collegati a problemi con la rete in modalità predefinita. Finora, i risultati sono stati inconcludenti. Nelle persone depresse, ad esempio, alcuni ricercatori hanno scoperto che i nodi della rete sono eccessivamente connessi, mentre altri hanno scoperto il contrario: che i nodi non riescono a connettersi.

In ulteriori studi, la rete in modalità predefinita in sé non è anormale, ma le sue interazioni con altre reti lo sono. Questi risultati possono sembrare incompatibili, ma sono in linea con recenti scoperte secondo cui la depressione è forse un insieme di disturbi diversi che si presentano con sintomi simili.

Menon ha sviluppato quella che chiama la teoria della tripla rete. Si presuppone che le interazioni anormali tra la rete di modalità predefinita, la rete di salienza e una terza rete chiamata rete frontoparietale potrebbero contribuire a disturbi di salute mentale tra cui schizofrenia, depressione, ansia, demenza e autismo.

Tipicamente, l’attività della rete in modalità predefinita diminuisce quando qualcuno presta attenzione a uno stimolo esterno, mentre aumenta l’attività nelle altre due reti. Questo push and pull tra le reti potrebbe non funzionare allo stesso modo nelle persone con disturbi psichiatrici o dello sviluppo.

Deanna Barch, che studia la neurobiologia delle malattie mentali alla Washington University di St. Louis, è incuriosita dalla teoria della tripla rete. Indagare su come le reti sono collegate in modo diverso nelle persone con disturbi di salute mentale può aiutare i ricercatori a trovare i meccanismi sottostanti e a sviluppare trattamenti, ha affermato.

La studiosa tuttavia non pensa che le sole interazioni di rete spiegheranno completamente la malattia mentale: “Penso che la comprensione delle differenze di connettività sia un punto di partenza”, ha affermato Barch: “Non è un punto finale”.

L’attuale comprensione della rete in modalità predefinita non è sicuramente nemmeno il suo punto finale. Sin dalla sua scoperta, ha spinto i neuroscienziati a pensare oltre le responsabilità delle singole regioni del cervello e guardando agli effetti delle interazioni tra le reti cerebrali. E ha spinto molte persone ad apprezzare le attività della mente focalizzate su se stesse: anche quando sogniamo ad occhi aperti o siamo a riposo, il nostro cervello è a lavoro.

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