Approfondimenti sulla Memoria di Lavoro e il Neurofeedback nei Primati

La Memoria di lavoro (WM) è una parte fondamentale di come gli animali, compresi gli esseri umani, elaborano e utilizzano le informazioni per brevi periodi. Aiuta a tenere traccia di ciò che è importante mentre si ignorano le distrazioni. Questa abilità è particolarmente forte nei primati. Ad esempio, quando sono confrontati con cambiamenti nell'ambiente, avere una buona WM permette agli animali di adattare il proprio comportamento e strategia in modo efficace.

#Il Ruolo della Corteccia prefrontale

Le ricerche hanno dimostrato che un'area specifica del cervello chiamata corteccia prefrontale laterale (LPFC) gioca un ruolo importante nella memoria di lavoro. Gli studi hanno scoperto che l'attività dei neuroni in questa regione è strettamente legata a quanto bene funziona la memoria di lavoro. Quando le scimmie si dedicano a compiti di memoria, il numero di neuroni che diventano attivi aumenta, soprattutto durante i momenti chiave del compito.

La LPFC dimostra un’abilità notevole di adattarsi in risposta all’addestramento. Questo significa che i neuroni possono cambiare il proprio comportamento in base a quello che hanno imparato, permettendo una gestione migliore dei compiti che richiedono memoria di lavoro.

#Tecniche di Biofeedback

Per capire meglio come funziona la memoria di lavoro, i ricercatori spesso hanno bisogno di strumenti che possano misurare i cambiamenti a lungo termine nell'attività cerebrale. Un approccio promettente è il biofeedback. Questa tecnica utilizza segnali dal corpo, come i segnali elettrici dal cervello o dai muscoli, per fornire informazioni immediate sull'attività cerebrale.

Il Neurofeedback è un tipo specifico di biofeedback che si concentra sull'attività cerebrale. È stato principalmente utilizzato in aree legate al controllo del movimento. Tuttavia, meno studi hanno esaminato come il neurofeedback potrebbe influenzare funzioni cognitive superiori, come quelle gestite dalla LPFC.

#Un Nuovo Studio sul Neurofeedback

Per esplorare gli effetti del neurofeedback sulla memoria di lavoro, i ricercatori hanno progettato un esperimento con scimmie utilizzando un compito di abbinamento a campione ritardato (DMPST). In questo compito, le scimmie dovevano ricordare uno stimolo campione e selezionare l’abbinamento corretto dopo un ritardo. I ricercatori hanno fornito un feedback visivo sull'attività neuronale nella LPFC durante questo periodo di ritardo.

L'obiettivo era vedere come questo feedback potesse aiutare o ostacolare le Prestazioni delle scimmie nel compito. Era particolarmente interessante capire se il feedback potesse cambiare la lunghezza del periodo di ritardo e come ciò potesse influenzare le prestazioni della memoria di lavoro.

#Progettazione del Compito e Procedure

Nell'esperimento, le scimmie sono state addestrate a concentrarsi su un punto centrale dello schermo. Dopo un breve periodo, avrebbero visto un'immagine campione, seguita da un ritardo in cui due rettangoli apparivano e si allontanavano sullo schermo. Le scimmie dovevano scegliere l'abbinamento corretto tra due opzioni dopo il ritardo.

Durante il ritardo, la velocità di movimento dei rettangoli era legata all'attività dei neuroni nella LPFC. Se i neuroni emettevano più segnali, i rettangoli si muovevano più velocemente, accorciando effettivamente il ritardo. Se i neuroni emettevano di meno, il ritardo si allungava.

#Risultati sulla Lunghezza del Ritardo e Prestazioni

Quando i ricercatori hanno analizzato i risultati, hanno scoperto che il neurofeedback motivava effettivamente le scimmie a ridurre il periodo di ritardo. Questo perché avevano imparato ad aumentare l'attività neuronale durante il ritardo. Tuttavia, con questo aumento di velocità c'è stata una diminuzione della precisione nelle loro scelte.

In situazioni in cui la lunghezza del ritardo era eccessivamente modulata, le scimmie commettevano più errori. Questo indica che, sebbene potessero ridurre il ritardo, non sempre portava a prestazioni migliori, mostrando un compromesso tra velocità e accuratezza.

#Tipi di Attività Neurale

I ricercatori hanno esaminato vari tipi di attività neuronale durante il DMPST. Hanno categorizzato i neuroni in base a come reagivano al neurofeedback.

#Neuroni di Tipo I

Questi neuroni mostravano un aumento generale dell'attività durante il periodo di ritardo, indipendentemente dallo stimolo utilizzato. Sembravano riflettere un livello elevato di allerta o attivazione.

#Neuroni di Tipo II

Questo gruppo mostrava un'attività aumentata durante il ritardo ma manteneva anche differenze nelle risposte in base agli stimoli specifici presentati. Contribuivano alle scelte corrette in alcuni casi.

#Neuroni di Tipo III

Questo piccolo gruppo di neuroni iniziava a mostrare una preferenza per stimoli specifici man mano che le prove procedevano. Con il tempo, sviluppavano una risposta più forte a determinati campioni, dimostrando una capacità adattativa nel loro funzionamento.

#L'Impatto del Neurofeedback sulle Prestazioni

I risultati hanno anche rivelato che la stimolazione aggiuntiva dal neurofeedback poteva ritorcersi contro in alcuni casi. L'attività aumentata portava a tassi più alti di errori di scelta, in particolare quando la modulazione delle lunghezze di ritardo era estrema.

Quando i ricercatori hanno introdotto blocchi yoked dopo i blocchi di neurofeedback, hanno osservato un recupero delle prestazioni. I blocchi yoked avevano la stessa sequenza di ritardi e stimoli, ma i rettangoli si muovevano a velocità costante. Questo indicava che ridurre l'imprevedibilità migliorava le prestazioni delle scimmie.

#Adattarsi a Nuove Situazioni

L'abilità dei neuroni della LPFC di adattarsi a nuovi compiti attraverso il neurofeedback era notevole. Lo studio illustrava come questi neuroni potessero cambiare i loro schemi di attività per adattarsi a nuove regole presentate nell'ambiente del compito.

Questa adattabilità riflette un principio più ampio in cui la memoria di lavoro e l'attenzione possono collaborare per elaborare più tipi di informazioni, a seconda della situazione in corso.

#Importanza dell'Allocazione delle Risorse nel Cervello

Lo studio ha messo in evidenza l'importanza dell'allocazione delle risorse nel cervello. Durante i compiti che coinvolgono il neurofeedback, la LPFC poteva diventare sopraffatta mentre cercava di gestire sia il compito di memoria di lavoro sia il compito guidato dal feedback di accorciare il ritardo.

Questa sovraccarico potrebbe aver contribuito alla diminuzione delle prestazioni osservata con alti livelli di attività neuronale. In situazioni in cui le risorse della LPFC erano messe a dura prova, l'efficacia della memoria di lavoro potrebbe calare, portando a errori.

#Implicazioni per la Ricerca Futura

I risultati dell'esperimento suggeriscono che ci sono potenziali benefici e rischi associati all'uso del neurofeedback nei compiti cognitivi. La ricerca futura potrebbe indagare ulteriormente modi ottimali per applicare questa tecnica per migliorare la memoria di lavoro senza innescare riduzioni delle prestazioni a causa di modulazioni eccessive.

Questo studio fornisce una base per capire come il neurofeedback possa influenzare i processi cognitivi, specificamente mirati a regioni cerebrali specifiche. Apre nuove strade per ulteriori esplorazioni su come le diverse attività cerebrali interagiscono durante compiti complessi.

#Conclusione

In sintesi, questa ricerca getta luce sui meccanismi della memoria di lavoro nei primati e sugli usi prospettici del neurofeedback. Comprendendo i tipi di neuroni e le loro funzioni, possiamo ottenere intuizioni su come il cervello si adatti per soddisfare le esigenze cognitive.

Questa conoscenza potrebbe alla fine portare a migliori strategie per migliorare le funzioni cognitive sia negli animali che negli esseri umani, aprendo la strada a progressi in campi come neuroscienze, psicologia e terapia cognitiva.