Come i neuroni nel cervello influenzano l'attenzione

L'Attenzione è la capacità di concentrarsi su ciò che conta, mentre si ignorano le distrazioni. Questa abilità è fondamentale per molte attività quotidiane, come leggere, guidare e persino avere conversazioni. Tuttavia, alcune persone faticano con l'attenzione a causa di condizioni come ADHD, depressione o schizofrenia. Quando manca l'attenzione, può portare a difficoltà nel funzionamento e a una qualità della vita inferiore. Perciò, capire come funziona l'attenzione nel cervello può aiutare a trovare nuovi modi per supportare chi ha problemi in questo senso.

#Misurare l'Attenzione

Un modo comune per misurare l'attenzione è attraverso un test noto come Continuous Performance Test (CPT). In questo test, i partecipanti devono rispondere a determinati stimoli ignorandone altri. Questo test è stato utilizzato per studiare i deficit di attenzione in persone con danni cerebrali e varie condizioni di salute mentale.

Per gli animali, è stato sviluppato un test simile chiamato rodent Continuous Performance Test (rCPT). In questa versione, i topi vengono addestrati a distinguere tra una ricompensa (uno stimolo obiettivo) e qualcosa che non offre una ricompensa (uno stimolo non obiettivo). La ricerca ha dimostrato che i risultati del rCPT nei topi possono prevedere come gli esseri umani potrebbero comportarsi in test di attenzione simili. Questo suggerisce che i processi cerebrali sottostanti potrebbero essere simili tra le specie.

#Aree del Cervello Coinvolte nell'Attenzione

Una parte del cervello conosciuta come Corteccia Cingolata Anteriore Dorsale (dACC) gioca un ruolo significativo nell'attenzione. Gli studi di imaging hanno mostrato che quest'area si attiva quando le persone svolgono compiti che richiedono molta attenzione. In chi ha disturbi legati all'attenzione, l'attività nel dACC è spesso ridotta. Nei topi, si pensa che la Corteccia prelimbica (PrL) sia simile al dACC umano. L'attività nella PrL sembra anche correlare con i livelli di attenzione.

I ricercatori hanno scoperto che quando la PrL è inibita o le sue connessioni sono interrotte, l'attenzione subisce un impatto negativo. Inoltre, sono stati osservati cambiamenti nei modelli di onde cerebrali nella PrL, specificamente coinvolgendo una parte del cervello chiamata locus coeruleus, durante compiti che richiedevano attenzione sostenuta. Tuttavia, non si comprende ancora del tutto come i singoli neuroni nella PrL contribuiscano all'attenzione.

#Studiare i Neuroni nella PrL

Per capire meglio come i neuroni nella PrL siano coinvolti nell'attenzione, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata Imaging del Calcio in vivo. Questo metodo consente loro di osservare l'attività di neuroni individuali nei topi vivi mentre i topi eseguono il rCPT.

I topi sono stati addestrati a partecipare al rCPT e la loro attività cerebrale è stata registrata in diversi momenti durante l'addestramento. Facendo ciò, i ricercatori miravano a vedere come l'attività dei neuroni della PrL cambiasse man mano che i topi miglioravano nel compito e affrontavano diversi livelli di difficoltà.

#Risultati dello Studio

#Attività Neuronale Durante l'Esecuzione del Compito

Lo studio ha trovato che le risposte dei neuroni della PrL variavano in base a se i topi stavano performando bene o stessero lottando. Quando i topi rispondevano correttamente, specialmente man mano che diventavano più abili nel compito, un numero maggiore di neuroni della PrL mostrava un'attività più elevata. Questo suggerisce che, con il miglioramento dell'attenzione, più neuroni si coinvolgono nel compito.

In particolare, durante le sessioni in cui i topi erano bravi nel compito, una percentuale più alta di neuroni era attiva rispetto alle sessioni in cui stavano ancora imparando. Questo indica che la PrL gioca un ruolo nel sostenere l'attenzione quando le richieste del compito aumentano.

#Fluttuazioni dell'Attenzione

Un aspetto cruciale dell'attenzione è che può fluttuare nel tempo. Negli esseri umani, l'attenzione spesso diminuisce, portando a delle fluttuazioni. Lo studio mirava a vedere se fluttuazioni simili si verificassero nei topi durante il rCPT. I ricercatori hanno osservato che, all'interno delle sessioni, i topi alternavano periodi reattivi (in cui erano coinvolti nel compito) e periodi non reattivi (in cui non rispondevano).

La lunghezza di questi periodi non reattivi variava da topo a topo. Il numero di queste fluttuazioni aumentava nelle fasi più difficili del rCPT, suggerendo che, man mano che i compiti diventano più impegnativi, i topi potrebbero affaticarsi o perdere motivazione.

#Attività del Calcio nei Neuroni della PrL

Ulteriori analisi hanno rivelato variazioni nell'attività del calcio tra i neuroni della PrL, a seconda che i topi stessero rispondendo agli stimoli o meno. Alcuni neuroni diventavano più attivi durante i periodi non reattivi, mentre altri mostrano un'attività ridotta.

È emerso che meno neuroni venivano modulati durante i periodi non reattivi nelle fasi più difficili del rCPT rispetto alle fasi precedenti. Inoltre, l'attività complessiva dei neuroni diminuiva durante questi periodi non reattivi. Questo suggerisce che, man mano che i compiti diventano più difficili, la rete di neuroni nella PrL potrebbe essere meno coordinata nel complesso.

#Impatto delle Ricompense sul Coinvolgimento

L'interesse per come ricevere ricompense impatti l'attenzione ha portato i ricercatori a considerare se i topi ricevessero abbastanza ricompense per rimanere coinvolti. C'è stata una diminuzione notevole nel numero di ricompense ottenute dai topi prima che iniziasse a disimpegnarsi durante le sessioni più difficili. Questa diminuzione non era direttamente collegata al numero di risposte che davano, indicando che la domanda cognitiva piuttosto che semplicemente la mancanza di ricompense stava probabilmente portando a queste fluttuazioni.

#Conclusione

La capacità di mantenere l'attenzione è fondamentale per navigare nella vita quotidiana e capire come il cervello gestisce l'attenzione può aprire la strada a nuovi trattamenti per chi ha deficit di attenzione. Lo studio sull'attività dei neuroni nella PrL fornisce preziose intuizioni su come le aree cerebrali interagiscono durante i compiti di attenzione sostenuta nei topi.

L'investigazione ha evidenziato che, man mano che i compiti diventano più impegnativi, l'impegno dei neuroni variava. Ha anche sottolineato l'importanza di sapere quando si verificano le fluttuazioni di attenzione, poiché queste possono avere effetti significativi sulle prestazioni. Futuri studi possono basarsi su questi risultati per esplorare ulteriormente come le diverse aree cerebrali lavorano insieme durante l'attenzione e come questa comprensione possa portare a un migliore supporto per le persone che attraversano difficoltà di attenzione.