Il cervello usa due tipi di timing per predire il futuro
Nella musica, negli sport e nelle altre attività, noi calcoliamo il movimento in due parti diverse del cervello.
Un tipo di timing (misurazione del tempo) anticipatorio si realizza sulle memorie di esperienze passate. L'altro tipo si basa sul ritmo. Entrambi sono importanti per la nostra abilità di navigare nel mondo circostante e gli scienziati hanno scoperto che sono localizzati in due parti diverse del cervello.
Degli esempi di timing anticipatori possono essere quando si sta per premere sull'accelleratore, un mezzo secondo prima del cambio di luce del semaforo o quando si sta per premere sul tasto la prima nota di un testo al pianoforte. I ricercatori della New University of California, Berkeley, hanno mostrato i networks neurali che supportano queste abilità di timing che sono divise in due posti diversi del cervello e sono dipendenti dal tipo di compito.
"Il nostro studio ha suggerito che il timing nello sport, nella musica, nel linguaggio o anche nell'attenzione distribuita, non sia un processo unificato, ma che ci siano due modi diversi nei quali si producono predizioni temporali. Inoltre, le predizioni sul timing vengono realizzate da parti diversi del cervello come se fossero due orologi diversi" ha spiegato il capo autore Assaf Breska, un ricercatore post-doc in neuroscienze alla UC di Berkeley.
La ricerca, pubblicata su Proceedings of the National Academy of Sciences journal, offre una nuova prospettiva di come gli umani calcolino il tempo per eseguire un movimento."Insieme, questi sistemi cerebrali ci permettono non solo di essere reattivi all'istante, ma anche di attivare risposte anticipatorie sul futuro" ha spiegato l'autore senior dello studio Richard Ivry, neuroscienziato alla UC di Berkeley. Breska e Ivry hanno studiato la forza del timing anticipatorio ed i deficit di persone con il morbo di Parkinson e di persone con degenerazioni del cervelletto.
I ricercatori hanno connesso il timing ritmico ai gangli basali e il timing ad intervalli - un orologio interno basato in larga parte sulla nostra memoria di esperienze passata- al cervelletto. Entrambe sono regioni primarie del cervello che sono associate al movimento ed alla cognizione. Inoltre, i loro risultati hanno suggerito che se uno di questi orologi interni fallisse, l'altro teoricamente potrebbe intervenire.
"Il nostro studio ha identificato non solo i contesti anticipatori nei quali i pazienti neurologici erano deficitari, ma anche i contesti in cui non mostravano nessuna difficoltà, ipotizzando che ci fosse la possibilità di rendere più semplice l'interazione con il mondo circostante a dispetto dei loro problemi con il timing". I trattamenti non farmacologici per deficit nel timing neurologico potrebbero includere giochi a computer o applicazioni al cellulare di allenamento cerebrale al timing, stimolazioni cerebrali e modifiche ambientalili.
Per arrivare alla loro conclusione, Breska ed Ivry confrontarono come i pazienti con degenerazione del cervelletto e con morbo di Parkinson usavano il timing o dei segnali temporali per focalizzare l'attenzione. Entrambi i gruppi osservavano sequenze di quadrati rossi, bianchi o verdi come dei flash di velocità variabile al centro dello schermo di un computer, e dovevano premere un tasto nel momento in cui vedevano il quadrato verde. I quadrati bianchi erano dei segnali di allarme che predicevano l'arrivo del quadrato verde.
In una sequenza, tutti i quadrati seguivano un ritmo stabile (in questa sequena i pazienti con degenerazione cerebellare rispondevano bene). In un'altra sessione, i quadrati colorati, seguivano uno schema più complesso, con intervalli diversi tra i quadrati rossi e verdi. Questa sequenza era più semplice per i pazienti con morbo di Parkinson ed infatti ebbero successo.
"Noi abbiamo mostrato che i pazienti con degenerazione al cervelletto sono deficitari nel timing nell'usare segnali temporali non ritmici mentre i pazienti con degenerazione dei gangli basali associati al morbo di Parkinson sono deficitari nell'usare i segnali ritmici". I nostri risultati suggeriscono alla fine due diversi modi in cui il cervello ha evoluto il processo di timing anticipatorio nel predire il futuro.
Un sistema è basato sul ritmo ed è sensibile ad eventi periodici come ad esempio quelli inerenti al linguaggio o nella musica ed un sistema ad intervalli che guida le abilità più generali di timing anticipatorio, sensibile alle regolarità temporali anche in assenza di segnali ritmici. Alla fine, i risultati hanno confermato che il cervello utilizzi due meccanismi diversi per il timing anticipatorio e ci sarà bisogno di teorie stimolanti sull'ipotesi di un singolo sistema cerebrale che provveda all'intero processo di timing".
Tratto da ScienceDaily
(Traduzione ed adattamento a cura del Dottor Claudio Manna)
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