Lo stato interno del tuo cervello determina ciò che vedi prima ancora che tu lo veda

Perché a volte non percepiamo uno stimolo chiaramente visibile, o reagiamo lentamente anche quando siamo svegli e vigili? Un nuovo studio pubblicato su Nature Neuroscience offre una risposta neurologica convincente: il nostro stato mentale interno modula la percezione già nella fase più precoce del cervello visivo.

I ricercatori dell'University of Texas at Austin hanno registrato il potenziale di membrana (Vm) — la tensione elettrica grezza — di singoli neuroni nella corteccia visiva primaria (V1) di macachi impegnati in un compito visivo di rilevamento a tempo di reazione. Si tratta di un approccio insolitamente diretto: la maggior parte degli studi si basa sul conteggio degli spike, ma il potenziale di membrana cattura l'intero input sinaptico ricevuto da un neurone.

I risultati principali sono stati notevoli. In primo luogo, la maggior parte dei neuroni di V1 mostrava una graduale depolarizzazione — una lenta risalita di tensione — nei secondi precedenti la comparsa del bersaglio, a indicare che l'arousal preparatorio raggiunge persino la corteccia visiva più precoce. L'entità di questo accumulo correlava con i tempi di reazione: un accumulo maggiore corrispondeva a una risposta più rapida. In secondo luogo, le fluttuazioni di tensione successive alla comparsa del bersaglio predicevano la scelta del macaco (rilevato o mancato), e questi segnali legati alla scelta dipendevano fortemente dalla posizione e dalla luminosità del bersaglio. In terzo luogo, un semplice modello computazionale che incorporava un guadagno moltiplicativo fluttuante — una sorta di «manopola» interna che regola la sensibilità neurale verso l'alto o verso il basso — riproduceva tutti gli effetti osservati senza richiedere circuiti elaborati.

Le implicazioni per le neuroscienze della salute cerebrale sono significative. Gli stati interni come arousal, attenzione e fatica non sono semplici modulatori della cognizione di alto livello: penetrano fino al primissimo stadio corticale di elaborazione visiva. Questo cambia la nostra comprensione della variabilità percettiva e apre nuovi interrogativi sulla possibilità che i cali legati all'età nel guadagno attentivo possano compromettere l'elaborazione sensoriale di base.

Tra i limiti dello studio vi sono l'utilizzo di un modello animale primate e l'accesso al solo abstract, che impedisce una revisione metodologica completa. La rilevanza traslazionale per l'invecchiamento cerebrale umano e i disturbi dell'attenzione rimane speculativa, ma promettente.