Sincronizzazione tra neuroni: l’orchestra del cervello

25 Febbraio 2020
Avete mai pensato a come i nostri neuroni possono svolgere con successo compiti molto complessi? Come comunicano da un'area all'altra del cervello? Si sincronizzano tra loro e con quelli di altre persone come un'orchestra.

Negli ultimi decenni si è studiato ampiamente il cervello e il modo in cui funziona. Tra gli obiettivi dei vari studi, uno è stato quello di capire come ciò che percepiamo, attraverso miliardi di neuroni, diventa un concetto o una sensazione. La sincronizzazione tra neuroni sembra essere il meccanismo attraverso il quale possiamo comprendere questo meccanismo.

All’inizio si pensava che il sistema nervoso fosse una struttura gerarchica. Un gruppo di neuroni era responsabile della codifica di determinate informazioni, le passava a un altro gruppo più specializzato e, infine, un ultimo gruppo si incaricava di integrare tutte le informazioni e le elaborava nel loro insieme.

Questa specializzazione nella codifica delle informazioni richiederebbe un’enorme quantità di neuroni specifici. Questo perché pochi neuroni non sarebbero capaci di gestire e immagazzinare una grande mole di informazioni. Un altro limite di questo modello gerarchico lo troviamo quando cerchiamo di spiegare le diverse funzioni cognitive come l’attenzione o l’attesa.

Un altro meccanismo di funzionamento dei neuroni proposto in tempi recenti è quello della sincronizzazione neuronale. Secondo questo modello, il cervello agisce in modo decentralizzato perché è in grado di elaborare le informazioni in parallelo attivando simultaneamente aree diverse.

In base a questo modello, la sincronizzazione tra neuroni sarebbe responsabile di coordinare tutte le attività con un livello di precisione molto alto.

Cervello su sfondo blu

La sincronizzazione tra neuroni

La sincronizzazione tra neuroni è quell’attività attraverso la quale i diversi gruppi di neuroni appartenenti ad aree celebrali non vicine si uniscono in modo dinamico e funzionale.

Ha un ruolo È determinante, inoltre, per garantire un’efficace comunicazione tra le varie aree del cervello. La sincronizzazione neuronale può avvenire in molti modi e in forme diverse. Si possono sincronizzare due neuroni che si trovano a poca distanza tra loro oppure gruppi di neuroni situati in due diverse estremità del cervello.

Affinché ciò avvenga, è necessario stabilire uno schema dell’attività elettrica dei gruppi di neuroni: l’attività oscillatoria. Per far comunicare i neuroni, è necessario che le “finestre” di input e output delle informazioni si aprano e si chiudano simultaneamente.

Detto più tecnicamente, i potenziali di azione devono verificarsi all’unisono. Tuttavia, anche i periodi di attività non coordinata fanno parte della sincronizzazione neuronale perché consentono l’alternanza di stati o compiti cognitivi.

Prove

Come abbiamo detto, la sincronizzazione tra neuroni o gruppi di neuroni è fondamentale per mettere in comunicazione le diverse aree cerebrali e svolgere le varie attività con successo. Uno dei meccanismi cognitivi in cui è stata studiata maggiormente la sincronizzazione neuronale è il linguaggio.

In uno studio è stato chiesto ad alcuni studenti di prestare attenzione ad alcune parole pronunciate o scritte. Queste parole potevano essere verbi, nomi concreti o nomi astratti. Mentre venivano presentati questi stimoli, si raccoglievano informazioni sull’attività cerebrale tramite una registrazione dell’attività dell’encefalo e calcolando il livello di sincronizzazione tra neuroni.

I risultati hanno mostrato che i verbi producevano una minore sincronia nelle aree frontali rispetto ai nomi e che i nomi concreti generavano una maggiore sincronizzazione tra i due emisferi cerebrali rispetto ai nomi astratti.

Si è scoperto anche che l’interazione tra le persone generava una sincronia neuronale tra gli individui. In altre parole, l’attività cerebrale di ciascun cervello si sincronizzava con quella di un’altra persona quando, per esempio, si effettuava una conversazione.

La ricercatrice Suzanne Dikker dell’Università di New York ha studiato questo fenomeno per anni. I risultati delle sue ricerche hanno evidenziato che la sincronizzazione si verifica anche quando non si parla e, come previsto, è maggiore quando le persone hanno un legame personale.

La Dikker ha condotto anche un altro studio su un gruppo di alunni di una stessa classe per un intero anno scolastico. Ha così scoperto che quando gli studenti erano più motivati e si divertivano, i loro cervelli erano maggiormente sincronizzati. 

Connessioni tra neuroni cervello

Sincronizzazione tra neuroni e conseguenze

Questi risultati sulla sincronizzazione neuronale sono fondamentali per capire come il cervello integra le informazioni, quali sono le relazioni all’interno del nostro sistema e come entriamo in connessione con altre persone.

Ci permettono anche di capire meglio alcuni disturbi cerebrali o psicologici. In casi di schizofrenia o disturbi dello spettro autistico, per esempio, si è osservata la presenza di modelli desincronizzati dell’attività celebrale che potrebbero essere correlati alla distorta percezione della realtà o dell’intenzione comunicativa.

  • Niklitschek, S.L., Pino P.1 y Aboitiz F.D. (2011). Sincronía neuronal y esquizofrenia: luces y sombras. Revista chilena de neuro-psiquiatría, 49(4), 372-380.