I ricordi creano "impronte digitali" che rivelano come è organizzato il cervello

una nuova ricerca mostra come le differenze tra il modo in cui le persone reimmaginano scenari comuni possono essere osservate nell'attività cerebrale e quantificate.

Sebbene l'ampia architettura e organizzazione del cervello umano sia universale, queste si mostrano come firme neurologiche uniche e potrebbero anche essere utilizzate per comprendere, studiare e persino migliorare il trattamento di disturbi come il morbo di Alzheimer.

"Quando le persone immaginano tipi simili di eventi, ogni persona lo fa in modo diverso perché ha esperienze diverse", ha detto Feng (Vankee) Lin, Ph.D., R.N.

"La nostra ricerca dimostra che siamo in grado di decodificare le complesse informazioni nel cervello umano relative alla vita quotidiana e identificare 'impronte' neurali che sono uniche per l'esperienza ricordata di ogni individuo".

Lin è un professore associato presso l'Università di Rochester Del Monte Institute for Neuroscience e coautore dello studio che appare sulla rivista Nature Communications.

Nello studio, i ricercatori hanno chiesto a 26 partecipanti di ricordare scenari comuni, come guidare, partecipare a un matrimonio o mangiare fuori in un ristorante.

Gli scenari erano abbastanza ampi in modo che ogni partecipante li avrebbe reimmaginati in modo diverso.

Ad esempio, quando i ricercatori hanno chiesto ai volontari di ricordare e descrivere in modo vivido un'occasione che coinvolgeva la danza, una persona potrebbe ricordare di aver visto la propria figlia partecipare a un saggio di danza, mentre un'altra potrebbe immaginarsi ballare in un Bar Mitzvah.

Le descrizioni verbali del partecipante sono state mappate su un modello linguistico computazionale che approssima il significato delle parole e crea una rappresentazione numerica del contesto della descrizione.

È stato anche chiesto loro di valutare alcuni aspetti dell'esperienza ricordata, come la forte associazione con il suono, il colore, il movimento e le diverse emozioni.

I volontari dello studio sono stati quindi inseriti in una risonanza magnetica funzionale (fMRI) e gli è stato chiesto di reimmaginare l'esperienza mentre i ricercatori hanno misurato quali aree del cervello erano state attivate.

Utilizzando i dati fMRI e le descrizioni verbali e le valutazioni del soggetto, i ricercatori sono stati in grado di isolare i modelli di attività cerebrale associati alle esperienze di quell'individuo.

Ad esempio, se il partecipante immaginava passare col semaforo rosso nello scenario, le aree del cervello associate al richiamo del movimento e del colore sarebbero state attivate.

Usando questi dati, i ricercatori hanno costruito un modello funzionale del cervello di ogni partecipante, creando essenzialmente una firma unica della loro attività neurologica.

I ricercatori sono stati in grado di identificare diverse aree del cervello che fungevano da hub per l'elaborazione delle informazioni attraverso le reti cerebrali che contribuiscono a richiamare informazioni su persone, oggetti, luoghi, emozioni e sensazioni.

Il team è stato anche in grado di osservare come i modelli di attivazione all'interno di queste reti differissero a livello individuale a seconda dei dettagli dei ricordi e dell'immaginazione di ogni persona.

"Uno degli obiettivi della scienza cognitiva è capire come i ricordi sono rappresentati e manipolati dal cervello umano", ha detto Andrew Anderson, Ph.D., del Del Monte Institute for Neuroscience e coautore dello studio.

"Questo studio mostra che la fMRI può misurare l'attività cerebrale con un segnale sufficiente per identificare differenze interpersonali significative nella rappresentazione neurale di eventi immaginati complessi che riflettono l'esperienza unica di ogni individuo".

Oltre ad espandere la nostra comprensione di come il cervello è collegato in rete, gli autori sottolineano che molte delle regioni chiave che hanno identificato tendono a diminuire in funzione con l'avanzare dell'età e sono vulnerabili alla degenerazione che si verifica in malattie come l'Alzheimer.

I risultati potrebbero portare a nuovi modi per diagnosticare e studiare i disturbi associati a deficit di memoria irregolari, tra cui demenza, schizofrenia e depressione, e forse anche personalizzare i trattamenti e prevedere quali terapie saranno più efficaci.

Lo studio è stato finanziato con il supporto del National Center for Advancing Translational Sciences of the National Institutes of Health e dell'URMC Clinical the Translational Science Institute.

Reference:

1. Andrew James Anderson, Kelsey McDermott, Brian Rooks, Kathi L. Heffner, David Dodell-Feder, Feng V. Lin. Decoding individual identity from brain activity elicited in imagining common experiences. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-19630-y

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