Il contatto visivo e il linguaggio del corpo sono fondamentali nell’interazione sociale, ma non è ben compreso esattamente il modo in cui il cervello utilizza queste informazioni per informare il comportamento in tempo reale.
Combinando il tracciamento oculare comportamentale e wireless con il monitoraggio neurale, un team di scienziati e collaboratori della Rice University ha studiato come coppie di macachi che si muovono liberamente e interagiscono in un ambiente naturalistico, utilizzano segnali visivi per guidare comportamenti cooperativi complessi e orientati agli obiettivi. Lo studio pubblicato in Natura offre la prima prova che la parte del cervello che elabora le informazioni visive – la corteccia visiva – svolge un ruolo attivo nel comportamento sociale fornendo a un’area esecutiva – la corteccia prefrontale – i segnali necessari per generare la decisione di cooperare.
“Siamo i primi a utilizzare dispositivi telemetrici per registrare l’attività neurale di più popolazioni corticali nella corteccia visiva e prefrontale mentre gli animali esplorano il loro ambiente e interagiscono tra loro”, ha affermato Valentin Dragoi, professore di ingegneria elettrica e informatica alla Rice and the University. Rosemary e Daniel J. Harrison III Presidential Distinguished Chair in Neuroprotesi presso la Houston Methodist. “Quando i primati, compresi gli esseri umani, interagiscono, stabiliamo un contatto visivo e usiamo il linguaggio del corpo per indicare ai conspecifici cosa vogliamo fare.
“Fino ad ora non sapevamo come ciò che stiamo guardando guida la nostra decisione di cooperare o meno, a causa della nostra incapacità di misurare gli eventi oculomotori e correlarli con ciò che i neuroni stanno facendo in quell’istante. Poiché la tecnologia non c’era, quella conoscenza era semplicemente irraggiungibile.”
La maggior parte di ciò che le neuroscienze hanno appreso sulle basi neurali della cognizione ha avuto origine da studi in cui gli animali erano immobilizzati e svolgevano un compito in isolamento in risposta a stimoli artificiali sullo schermo di un computer piuttosto che durante l’effettiva interazione con i pari in un ambiente più naturalistico. La capacità di monitorare l’attività neurale mentre gli animali si muovono e si comportano liberamente rappresenta un significativo passo avanti nella ricerca neuroscientifica e promette di gettare nuova luce sul funzionamento interno del cervello.
“Questo è stato per molto tempo il sogno d’oro dei neuroscienziati: registrare i neuroni al volo mentre l’animale si muove liberamente”, ha detto Dragoi, che è anche direttore scientifico del Center for Neural Systems Restoration, un’associazione congiunta Impresa Houston Methodist-Rice dedicata alla ricerca sulle neuroscienze e all’innovazione terapeutica. “Abbiamo monitorato popolazioni di neuroni nella corteccia visiva – la parte del cervello che estrae informazioni sulla visione – e nella corteccia prefrontale – un’area esecutiva che codifica la nostra decisione di eseguire determinate azioni”.
Nell’esperimento, nel corso di diverse settimane, sono state osservate due coppie di macachi mentre imparavano a lavorare insieme per ottenere una ricompensa alimentare. In ogni prova le scimmie si muovevano liberamente all’interno di un recinto, separate da un divisorio trasparente. Le scimmie avevano già imparato che premendo un pulsante si mette a portata di mano un vassoio con gli snack, ma durante le prove ciò accadeva solo se gli animali premevano il pulsante contemporaneamente. Man mano che le capacità di cooperazione dei macachi miglioravano, si è scoperto che la frequenza con cui individuavano segnali socialmente rilevanti – il loro partner, il vassoio degli snack – aumentava prima di agire in concerto.
“Questa tecnologia ci consente di distinguere tra visione attiva e passiva”, ha affermato Dragoi. “La visione attiva è quando agiamo in base a uno stimolo che stiamo guardando con uno scopo in mente. Quando sono impegnato nell’interazione sociale, agisco in qualche modo, estraendo informazioni visive e utilizzando tali informazioni per cooperare. Il nostro obiettivo principale La scoperta sta nel vedere come le popolazioni di neuroni sensoriali estraggono le informazioni, le trasmettono a un’area esecutiva e come si sincronizzano in tempo reale per essere alla base della decisione di cooperare”.
Behnaam Aazhang, professore di ingegneria elettrica e informatica presso la Rice presso JS Abercrombie, ha sottolineato i contributi critici di Melissa Franch, autrice principale dello studio, ex Ph.D. studente nel laboratorio di Dragoi e ora ricercatore post-dottorato presso il Baylor College of Medicine, e Sudha Yellapantula, un’alunna del dottorato Rice del gruppo di Aazhang che ora lavora come ricercatrice professionista nel settore sanitario.
“Meritano molto credito”, ha detto Aazhang, che è anche direttore della Rice Neuroengineering Initiative e condirettore del Center for Neural Systems Restoration.
“Questo lavoro è molto interdisciplinare e prevede un complesso disegno sperimentale inteso a testare l’ipotesi che la corteccia visiva frontale abbia un ruolo importante nel comportamento sociale”, ha aggiunto Aazhang. “Molti animali non sono molto socievoli, ma i primati lo sono, il che è stato un fattore importante nella ricerca, data la natura dell’ipotesi.”
Si scopre che espressioni come “pugnali fissati” e “vedere negli occhi” sono più di una semplice stranezza della lingua inglese: ora abbiamo prove che la corteccia visiva e la corteccia prefrontale lavorano di concerto per ottenere comportamenti complessi come cooperazione.
La ricerca è stata supportata dal National Institutes of Health (U01NS108680, 1F31MH125451).
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
