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Come il nostro corpo percepisce le vibrazioni

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Noi tutti conosciamo la sensazione della vibrazione del cellulare nelle nostre mani.

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Noi percepiamo queste vibrazioni chiaramente grazie a dei recettori specializzati che le traducono in segnali neurali inviati al nostro cervello.

Ma come avviene la codifica finale delle caratteristiche fisiche? Per capire ciò, i neuroscienziati della University of Geneva (UNIGE) hanno osservato cosa succede nel cervello di topi, le cui zampe anteriori percepivano delle vibrazioni. Loro hanno scoperto che i neuroni della corteccia somatosensoriale erano attivati in modo simile a quelli della corteccia uditiva che rispondevano ad un suono.

Questi risultati, sono stati pubblicati sul giornale "Nature" e suggeriscono che la sensazione della vibrazione del cellulare e l'ascolto di un siono siano basati sullo stesso codice sensoriale cerebrale. Poggiando un bicchiere di acqua su un tavolo, si può facilmente osservare sulla sua superficie il movimento concentrico oscillatorio creato dal piccolo movimento di appoggio sul tavolo.

Queste oscillazioni sono causate dalle vibrazioni che si propagano attraverso il pavimento, il tavolo, il bicchiere e tutte le superfici. Queste vibrazioni sono anche stimoli sensoriali importanti che noi utilizziamo per rilevare, ad esempio, quando un treno sta per arrivare, identificare un passo familiare di un collega al lavoro, ecc.

"Noi viviamo circondati da vibrazioni e queste sono estremamente importanti nel modo in cui percepiamo il mondo. Perciò noi vogliamo conoscere come il cervello le percepisce e le rappresenta" ha spiegato l'autore Daniel Huber del Department of Basic Neurosciences alla Faculty of Medicine dell'UNIGE .

Utilizzando un microscopio a due fotoni, il team di Huber ha osservato l'attività di cento neuroni della corteccia somatosensoriale di un topo in cui le vibrazioni di frequenza differente erano eseguite sulle zampe anteriori. Come nella corteccia uditiva, i neuroni individuali erano selettivi alla frequenza: rispondevano in modo forte ad alcune frequenza e in modo minore ad altre.

"Questi neuroni sono sintonizzati preferenzialmente a specifiche combinazioni di frequenza ed ampiezza e questa combinazione corrisponde a quello che il topo attualmente percepisce. In altre parole, un topo è incapace di distinguere tra le vibrazioni ad alta frequenza e bassa ampiezza e le vibrazioni a bassa frequenza ed alta ampiezza"

"E' lo stesso effetto psicoacustico osservato nel sistema uditivo, in cui il tono percepito di un sono cambia nella frequenza e nel volume" ha spiegato Mario Prsa, ricercatore del team del Dr. Huber e primo autore dello studio. A dispetto del fatto che i suoni viaggino nell'aria, mentre le vibrazioni sono trasmesse attraverso materiali solidi, entrambi vengano processati dagli stessi canali sensoriali e sono percepiti e codificati in modo simile nel cervello.

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Nel secondo stadio, i ricercatori hanno pensato di identificare l'origine dello stimolo somatosensoriale, effettuando una analisi istologica del Corpuscolo di Pacini nella zampa anteriore del topo. Il Corpuscolo di Pacini traduce le vibrazioni ad alta frequenza nei mammiferi ed è localizzato maggiormente nella pelle della punta delle dita dei primati.

"Sorprendentemente, abbiamo scoperto che le risposte alle vibrazioni nel tronco encefalico del topo erano nel Corpuscolo di Pacini localizzato nelle ossa dell'avambraccio e totalmente assenti nella pelle delle zampe" ha spiegato  Géraldine Cuenu, studentessa del master in neuroscienze dell'UNIGE.

Utilizzando l'optogenetica, gli scienziati hanno confermato il collegamento tra le risposte corticali e la particolare configurazione dei meccanorecettori nelle zampe anteriori. Potrebbe essere che la particolare distribuzione dei meccanorecettori sensibili alle vibrazioni lungo le ossa delle zampe anteriori agisca come un sismografo per ascoltare le vibrazioni?

Gli stimoli di vibrazione sono utilizzati da molti organismi viventi per comunicare attraverso le piante, i rami ed altri substrati solidi. "Le nostre scoperte probabilmente rivelano l'esistenza di un canale sensoriale ancestrale, che potrebbe essere il precursore dell'antico sistema uditivo" ha concluso Mario Prsa.

Questo sistema in parte vestigiale, potrebbe essere ancora altamente sensibile alla modalità uditiva, questo spiegherebbe come mai siamo capaci di identificare i piccoli segnali collegati a disastri naturali o perchè ci abituiamo ai fastidiosi rumori dopo un ascolto ripetuto.

 

 

Riferimenti Bibliografici:

  • M. Prsa, K. Morandell, G. Cuenu, D. Huber (2019): "Feature-selective encoding of substrate vibrations in the forelimb somatosensory cortex" in "Nature"

 

 

 

(Traduzione ed adattamento a cura del Dottor Claudio Manna)

 

 

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Tags: corteccia uditiva Corpuscolo di Pacini corteccia somatosensoriale vibrazioni

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