In uno studio rivoluzionario, gli scienziati sono riusciti a individuare un “contachilometri” all’interno del cervello registrando meticolosamente l’attività neurale di ratti in corsa.
I ricercatori hanno monitorato una regione cruciale per la navigazione e la memoria mentre i ratti esploravano un’arena confinata.
Il team ha osservato che cellule specifiche mostravano uno schema di attivazione simile a un contachilometri, registrando l’attività a ogni passo successivo compiuto dall’animale.
Una successiva ricerca che ha coinvolto partecipanti umani che attraversavano una versione ingrandita del test di navigazione sui ratti ha indicato l’esistenza di un meccanismo simile all’interno del cervello umano.
Lo studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista Current Biology, fornisce prove convincenti che l’attività ritmica delle “grid cells” è direttamente correlata alla capacità di valutare accuratamente la distanza percorsa.
“Immagina di navigare tra la tua cucina e il tuo soggiorno”, spiega il ricercatore principale Professor James Ainge dell’Università di St Andrews. “[Queste cellule] risiedono nella parte del cervello responsabile di quella mappa interna: la capacità di collocarti mentalmente all’interno dell’ambiente.”
Questa ricerca fa luce sul funzionamento interno della mappa interna del nostro cervello e sulle potenziali ramificazioni quando questo sistema non funziona correttamente. Interrompere l’attività ritmica del contachilometri attraverso la manipolazione ambientale porta a errori di stima della distanza sia nei ratti che negli esseri umani.
Questo fenomeno si manifesta in scenari del mondo reale come la navigazione nell’oscurità o nella nebbia fitta, dove l’assenza di segnali visivi compromette la nostra capacità di valutare in modo affidabile le distanze.
Per esaminare empiricamente questo, i ricercatori hanno addestrato i ratti a percorrere una distanza predeterminata all’interno di un’arena rettangolare, ricompensando il completamento accurato con un pezzo di cereale al cioccolato.
Quando i ratti hanno attraversato accuratamente la distanza target, le cellule che contavano il chilometraggio hanno mostrato schemi di attivazione regolari, che si verificavano approssimativamente ogni 30 cm percorsi.
“Più coerente è lo schema di attivazione, più gli animali diventano abili nel giudicare la distanza richiesta per la ricompensa”, ha elaborato il professor Ainge.
I ricercatori sono stati in grado di documentare il contachilometri del cervello mentre tracciava con precisione la distanza percorsa dal ratto.
È importante sottolineare che le alterazioni alla forma dell’arena hanno interrotto i modelli di attivazione regolari, causando difficoltà ai ratti nel determinare con precisione la distanza dal punto di partenza per la loro ricompensa.
“È piuttosto notevole”, ha affermato il professor Ainge. “Sembrano mostrare una sottostima coerente. L’irregolarità del segnale sembra farli fermare prematuramente.”
Gli scienziati hanno tracciato un parallelo con l’improvvisa scomparsa dei punti di riferimento visivi in condizioni di nebbia.
“Sebbene sia ampiamente risaputo che la nebbia rende difficile la navigazione, è forse meno apprezzato il fatto che comprometta anche in modo significativo la nostra capacità di stimare accuratamente la distanza.”
Per convalidare questi risultati negli esseri umani, i ricercatori hanno replicato il loro esperimento sui ratti su scala più ampia, costruendo un’arena di 12 m x 6 m all’interno dell’unione studentesca dell’università. Ai volontari è stato affidato il compito di svolgere lo stesso compito dei ratti: percorrere una distanza specifica e tornare all’origine.
Rispecchiando le prestazioni del ratto, i partecipanti umani hanno costantemente e accuratamente stimato la distanza all’interno di un recinto rettangolare simmetrico. Tuttavia, quando i ricercatori hanno manipolato la forma dell’arena riposizionando le pareti, i partecipanti hanno iniziato a commettere errori.
Il professor Ainge ha osservato: “Ratti e umani dimostrano un rapido apprendimento nel compito di stima della distanza. Tuttavia, quando l’ambiente viene alterato in un modo noto per distorcere il segnale nei ratti, osserviamo un modello comportamentale identico negli umani.”
Oltre a fornire preziose informazioni sulla navigazione umana, gli scienziati suggeriscono che i loro risultati potrebbero contribuire alla diagnosi precoce della malattia di Alzheimer.
“Le specifiche cellule cerebrali monitorate si trovano in una delle principali regioni colpite dall’Alzheimer”, ha spiegato il professor Ainge.
“Strumenti diagnostici, come i giochi per dispositivi mobili progettati per valutare la navigazione, sono già disponibili. Siamo molto interessati a esplorare approcci simili, con particolare attenzione alla valutazione delle capacità di stima della distanza.”
Per approfondire questo argomento, ascolta il report di Victoria Gill su Inside Science della BBC.
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