Il cervello e la visione: come il cervello predice e riscrive la realtà

Uno studio rivoluzionario ha gettato nuova luce sul modo in cui il nostro cervello non solo percepisce, ma anche prevede e modifica la nostra visione del mondo. Questo studio approfondito ha dimostrato che il sistema visivo del cervello integra le esperienze passate con le informazioni visive presenti, creando una realtà che, talvolta, può portarci a illusioni o percezioni ingannevoli.

• La gerarchia della conoscenza nel cervello

• Il feedback nel sistema visivo

• Esperienza visiva e connettività neurale

• L’influenza dell’esperienza sulla connettività cerebrale

• Adattamento e feedback visivo

• Implicazioni per i disturbi della salute mentale

I ricercatori della Fondazione Champalimaud hanno scoperto che il nostro cervello utilizza una complessa rete di connessioni neurali per combinare ciò che vediamo con ciò che già sappiamo. Questo processo di integrazione è fondamentale per migliorare la nostra percezione visiva e ha importanti implicazioni per il trattamento di disturbi della salute mentale come l’ autismo e la schizofrenia . Lo studio ha rivelato che i neuroni nel cervello creano collegamenti tra concetti apparentemente disparati, permettendoci di prevedere e interpretare le informazioni visive sulla base delle esperienze passate.

La gerarchia della conoscenza nel cervello

Col passare del tempo, il nostro cervello costruisce una complessa gerarchia di conoscenza , collegando concetti di alto livello con le caratteristiche più semplici che li compongono. Per esempio, sappiamo che gli armadi contengono cassetti e che i cani dalmata hanno macchie bianche e nere. Questo quadro interconnesso influenza le nostre aspettative e la nostra percezione del mondo, permettendoci di riconoscere ciò che vediamo in base al contesto e alle nostre esperienze passate.

Il feedback nel sistema visivo

Il sistema visivo del cervello è composto da una rete di aree che lavorano insieme. Le aree visive inferiori si occupano dei dettagli semplici, mentre quelle superiori rappresentano concetti più complessi. Un elemento chiave di questo sistema è il feedback : le cellule nelle aree superiori inviano segnali di ritorno alle aree inferiori, permettendo a queste ultime di imparare e adattarsi alle relazioni reali plasmate dall’esperienza.

Esperienza visiva e connettività neurale

Gli autori dello studio hanno voluto approfondire come le esperienze visive influenzino queste connessioni di feedback. Per fare ciò, hanno esaminato l’effetto dell’esperienza visiva su un’area visiva inferiore chiamata V1 nei topolini. I ricercatori hanno allevato due gruppi di topolini in ambienti diversi: uno in condizioni normali con esposizione alla luce, e l’altro al buio completo. I risultati hanno rivelato differenze significative nella connettività neurale tra i due gruppi.

L’influenza dell’esperienza sulla connettività cerebrale

Nei topolini cresciuti al buio, sia le connessioni di feedback che le cellule nell’area V1 rappresentavano lo stesso spazio visivo in modo uniforme, suggerendo un modello genetico intrinseco indipendente dall’esperienza visiva. Al contrario, nei topolini cresciuti in condizioni normali, le connessioni di feedback erano meno precise, mostrando un’influenza maggiore delle esperienze visive passate.

Adattamento e feedback visivo

I ricercatori hanno anche scoperto che nei topolini cresciuti in condizioni normali, gli input delle aree superiori si organizzavano secondo schemi preferiti, come linee verticali o orizzontali. Questo suggerisce che l’esperienza visiva gioca un ruolo cruciale nel perfezionare le connessioni di feedback, influenzando l’informazione spaziale trasmessa dalle aree superiori a quelle inferiori.

Implicazioni per i disturbi della salute mentale

Lo studio ha inoltre evidenziato che il cervello potrebbe codificare conoscenze apprese collegando neuroni che rappresentano concetti non correlati, un processo che potrebbe essere energeticamente efficiente. Tuttavia, questa interfaccia cerebrale, dove si combinano le conoscenze pregresse con le nuove informazioni sensoriali, potrebbe essere disfunzionale in condizioni come l’autismo o la schizofrenia. In questi disturbi, l’influenza delle informazioni precedenti potrebbe essere troppo debole o troppo dominante, alterando la percezione basata sugli input sensoriali effettivi.

Questa scoperta potrebbe essere preziosa nello sviluppo di interventi mirati a ripristinare l’equilibrio tra conoscenze pregresse e nuove informazioni, contribuendo a migliorare il trattamento di disturbi mentali complessi.