Dove risiede la coscienza nel cervello?

La scienza potrebbe essere sempre più vicina a capire dove risiede la coscienza nel cervello. Una nuova ricerca dimostra il significato di alcuni tipi di connessioni neurali nell’identificazione della coscienza.

Jun Kitazono, autore corrispondente dello studio e ricercatore del progetto presso il Dipartimento di studi sui sistemi generali dell’Università di Tokyo, ha condotto lo studio, che è stato pubblicato sulla rivista Cerebral Cortex.

“Dove risiede la coscienza nel cervello è stata una delle più grandi domande della scienza”, ha affermato il Professore Associato Masafumi Oizumi, autore corrispondente e capo del laboratorio che conduce lo studio. “Sebbene non abbiamo raggiunto una risposta conclusiva, molte prove empiriche sono state accumulate nel corso della ricerca dei meccanismi minimi sufficienti per l’esperienza cosciente, o dei correlati neurali della coscienza”.

SOLO ELABORAZIONE FEED-FORWARD, MENTRE SORGE QUANDO C’È FEEDBACK E ELABORAZIONE FEED-FORWARD

I ricercatori hanno fatto un passo avanti verso la scoperta delle sotto reti minimamente sufficienti nel cervello che supportano l’esperienza cosciente con questo studio.

I ricercatori hanno cercato un particolare segno distintivo della coscienza all’interno delle reti neurali del cervello, i percorsi bidirezionali, per individuare le parti del cervello in cui risiede la consapevolezza. Il nostro cervello elabora le informazioni quando vediamo qualcosa o sperimentiamo qualcosa. Questo è noto come segnale feed-forward, tuttavia ricevere tali segnali è insufficiente per la coscienza. Il nostro cervello deve anche restituirci informazioni in ciò che è noto come feedback. Non tutte le aree del cervello possono ricevere e rispondere alle informazioni feed-forward. I ricercatori hanno ipotizzato che queste connessioni bidirezionali siano un segno distintivo essenziale delle parti del cervello responsabili della coscienza.

“La sola elaborazione del feed-forward non è sufficiente affinché i soggetti percepiscano consapevolmente gli stimoli; piuttosto, è anche necessario un feedback, che indica la necessità di un’elaborazione bidirezionale. La componente di feedback scompare non solo durante la perdita di contenuti specifici della coscienza negli stati di veglia, ma anche durante gli stati inconsci in cui le esperienze coscienti sono generalmente perse, come l’anestesia generale, il sonno e gli stati vegetativi”, ha affermato Kitazono. Ha anche spiegato che non importa se stai guardando un essere umano, una scimmia, un topo, un uccello o una mosca; resta fondamentale la bidirezionalità del trattamento.

I ricercatori hanno utilizzato un connettoma del topo e tecniche computazionali per testare la loro idea. Un connettoma è una mappa dettagliata delle connessioni nel cervello. In primo luogo, hanno sviluppato un algoritmo efficiente per estrarre le parti del cervello con forti connessioni bidirezionali, chiamate complessi. Quindi, hanno applicato l’algoritmo al connettoma del mouse.

“Abbiamo scoperto che i complessi estratti con la maggior bidirezionalità non erano distribuiti uniformemente tra tutte le principali regioni, ma piuttosto sono concentrati nelle regioni corticali e nelle regioni talamiche”, ha affermato Kitazono. “D’altra parte alcune altre grandi regioni hanno una bassa bidirezionalità. In particolare, le regioni del cervelletto hanno una bidirezionalità molto più bassa”.

Questi risultati sono in linea con il punto in cui gli scienziati hanno a lungo pensato che la coscienza risieda nel cervello. La corteccia cerebrale, situata sulla superficie del cervello, contiene aree sensoriali, aree motorie e aree di associazione che si ritiene siano essenziali per l’esperienza della coscienza. Allo stesso modo si è pensato che il talamo, situato al centro del cervello, fosse correlato alla coscienza, e in particolare l’interazione tra il talamo e le regioni corticali, chiamata anello talamocorticale, è considerata importante per la stessa. Questi risultati supportano l’idea che la bidirezionalità nella rete cerebrale sia una chiave per identificare il luogo dove risiede la coscienza.

I ricercatori al lavoro per identificare il luogo esatto della coscienza

“Questo studio si concentra solo sulle connessioni anatomiche ‘statiche’ tra neuroni o aree cerebrali. Tuttavia, la coscienza è “dinamica” e cambia di momento in momento a seconda dell’attività neurale”, ha affermato Oizumi. “Sebbene le connessioni anatomiche ci dicano come si propagherebbe l’attività neurale e come interagirebbero le aree cerebrali, dobbiamo studiare direttamente la dinamica dell’attività neurale per identificare il luogo della coscienza in un dato momento”.

Come passo successivo, ha affermato che il team sta attualmente analizzando le reti del cervello basate sull’attività in vari tipi di registrazioni neurali.

“L’obiettivo finale del nostro laboratorio è trovare la relazione matematica tra coscienza e cervello”, ha affermato Oizumi. “In questo studio, abbiamo tentato di mettere in relazione le proprietà della rete del cervello con il luogo della coscienza. Indagheremo ulteriormente la relazione tra la stessa e il cervello, verso quello che è il nostro obiettivo finale”.

Fonte: Cerebral cortex