Svelato il Mistero del Cervello: Come Spazio e Tempo Si Intrecciano

Un'analisi innovativa sulla gerarchia funzionale della corteccia cerebrale e l'integrazione delle informazioni temporali e spaziali.

Studio sul Cervello Umano: Spazio e Tempo

Un’indagine condotta da neuroscienziati cognitivi della SISSA ha rivelato come il cervello umano gestisca le informazioni relative a spazio e tempo. Questo studio ha dimostrato che, sebbene esista un’interconnessione tra queste dimensioni, la loro elaborazione avviene in modo parziale e differenziato.

Concetto di Integrazione delle Informazioni

Per comprendere come il cervello integri le informazioni sulla durata e sulla posizione, si può immaginare un gruppo di lucciole che brillano nella notte. La ricerca condotta da Valeria Centanino, Gianfranco Fortunato e Domenica Bueti, pubblicata su Nature Communications, affronta questa questione centrale.

Gerarchia Funzionale nella Corteccia Cerebrale

L’analisi ha rivelato una gerarchia funzionale all’interno della corteccia cerebrale:

  • Nelle aree posteriori, spazio e tempo sono trattati congiuntamente.
  • Man mano che l’elaborazione avanza verso le regioni parietali e frontali, queste dimensioni iniziano a separarsi.
  • La rappresentazione temporale varia a seconda delle aree cerebrali coinvolte.

Elaborazione Simultanea di Spazio e Tempo

Nelle aree occipitali, dove spazio e tempo sono elaborati simultaneamente, il tempo è rappresentato da una singola popolazione neuronale. Questa mostra un incremento di attivazione proporzionale alla durata dello stimolo. Al contrario, nelle aree parietali e frontali, il tempo è codificato da popolazioni neuronali distinte, ognuna delle quali risponde a durate specifiche.

Esperimento sui Meccanismi di Codifica

Per esplorare come il cervello gestisca le informazioni visive, i ricercatori hanno progettato un esperimento mirato. I partecipanti hanno valutato la durata di uno stimolo visivo in diverse posizioni su uno schermo. Durante il compito, le risposte neuronali sono state monitorate tramite risonanza magnetica funzionale (fMRI).

Risultati e Connessioni Cerebrali

I risultati hanno mostrato che la connessione tra spazio e tempo varia a seconda delle aree cerebrali:

  • Nella corteccia visiva occipitale, la connessione è forte, poiché spazio e tempo sono elaborati dagli stessi neuroni.
  • Nelle aree premotorie frontali, la connessione si dissolve, con popolazioni neuronali distinte per ciascuna dimensione.

Complessità nella Corteccia Parietale

Nella corteccia parietale, la relazione tra spazio e tempo è complessa. Alcune popolazioni neuronali rispondono a entrambe le dimensioni, mentre altre si attivano solo per una di esse. La risposta temporale può essere monotona o mostrare selettività per durate specifiche.

Conclusioni dello Studio

Questo studio offre un contributo significativo alla comprensione di come il cervello elabori e integri spazio e tempo. I risultati suggeriscono l’esistenza di una gerarchia funzionale nell’elaborazione temporale, evidenziando la varietà di profili di risposta alla durata dello stimolo e la loro interazione con l’elaborazione spaziale.

Riferimento: “Il legame neurale tra la durata dello stimolo e la posizione spaziale nella gerarchia visiva umana” di Valeria Centanino, Gianfranco Fortunato e Domenica Bueti, 27 dicembre 2024, Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-024-54336-5.