Nuove scoperte su come i neuroni influenzano le scelte

Le nuove informazioni potrebbero aiutare lo studio della dipendenza, dei disturbi alimentari e di altre condizioni neuropsichiatriche che implicano un processo decisionale errato

Studiando gli animali intenti a scegliere tra due opzioni di bevande, i ricercatori hanno scoperto che l'attività di alcuni neuroni nel cervello porta direttamente alla scelta di un'opzione rispetto a un'altra. I risultati potrebbero portare a una migliore comprensione di come il processo decisionale viene distorto in condizioni come la dipendenza e la depressione.

Quando ti trovi di fronte a una scelta, ad esempio se prendere un gelato o una torta al cioccolato per dessert, una serie di cellule cerebrali appena sopra i tuoi occhi si accendono mentre peserai le tue opzioni.

Studi su animali hanno dimostrato che ogni opzione attiva un insieme distinto di neuroni nel cervello. Più l'offerta è allettante, più velocemente si attivano i neuroni corrispondenti.

Ora, uno studio sulle scimmie condotto da ricercatori della Washington University School of Medicine di St. Louis ha dimostrato che l'attività di questi neuroni codifica il valore delle opzioni e determina la decisione finale.

Negli esperimenti, i ricercatori hanno permesso agli animali di scegliere tra diversi gusti di succo. Modificando l'attività dei neuroni, i ricercatori hanno cambiato il modo in cui le scimmie hanno trovato ogni opzione attraente, portando gli animali a fare scelte diverse. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature.

Una comprensione dettagliata di come vengono valutate le opzioni e vengono fatte le scelte nel cervello ci aiuterà a capire come il processo decisionale viene distorto in persone con condizioni come dipendenza, disturbi alimentari, depressione e schizofrenia.

"In una serie di disturbi mentali e neuropsichiatrici, i pazienti fanno costantemente scelte sbagliate, ma non capiamo esattamente perché", ha detto l'autore senior Camillo Padoa-Schioppa, PhD, professore di neuroscienze, di economia e di ingegneria biomedica. "Ora abbiamo individuato un pezzo fondamentale di questo puzzle. Facendo luce sui meccanismi neurali alla base delle scelte, acquisiremo una comprensione più profonda di questi disturbi".

Nel XVIII secolo, gli economisti Daniel Bernoulli, Adam Smith e Jeremy Bentham suggerirono che le persone scegliessero tra le opzioni calcolando il valore soggettivo di ciascuna offerta, prendendo in considerazione fattori come la quantità, la qualità, il costo e la probabilità di ricevere effettivamente l'offerta promessa.

Una volta calcolati, i valori verrebbero confrontati per prendere una decisione. Ci sono voluti quasi tre secoli per trovare la prima prova concreta di tali calcoli e confronti nel cervello.

Nel 2006, Padoa-Schioppa e John Assad, PhD, professore di neurobiologia presso la Harvard Medical School, hanno pubblicato un documento innovativo su Nature che descrive la scoperta di neuroni che codificano il valore soggettivo offerto e i beni scelti.

I neuroni sono stati trovati nella corteccia orbitofrontale, un'area del cervello appena sopra gli occhi coinvolta nel comportamento diretto allo scopo.

A quel tempo, tuttavia, non erano in grado di dimostrare che i valori codificati nel cervello portassero direttamente a scegliere un'opzione piuttosto che un'altra.

"Abbiamo trovato neuroni che codificano valori soggettivi, ma i segnali di valore possono guidare tutti i tipi di comportamenti, non solo la scelta", ha detto Padoa-Schioppa. "Possono guidare l'apprendimento, le emozioni, l'attenzione percettiva e gli aspetti del controllo motorio. Avevamo bisogno di mostrare che i segnali di valore in una particolare regione del cervello guidassero le scelte".

Per esaminare la connessione tra i valori codificati dai neuroni e il comportamento di scelta, i ricercatori hanno eseguito due esperimenti. Lo studio è stato condotto dai primi autori Sébastien Ballesta, PhD, poi ricercatore post-dottorato, e Weikang Shi, uno studente laureato, con l'aiuto di Katherine Conen, PhD, poi uno studente laureato, che ha progettato uno degli esperimenti. Ballesta è ora professore associato presso l'Università di Strasburgo a Strasburgo, in Francia; Conen ora è alla Brown University.

In un esperimento, i ricercatori hanno ripetutamente presentato alle scimmie due bevande e registrato le selezioni degli animali.

Le bevande erano offerte in quantità variabili e comprendevano limonata, succo d'uva, succo di ciliegia, succo di pesca, punch alla frutta, succo di mela, succo di mirtillo rosso, tè alla menta, punch al kiwi, succo di anguria e acqua salata.

Le scimmie spesso preferivano un gusto piuttosto che un altro, ma a loro piaceva anche ottenere di più anziché di meno, quindi le loro decisioni non erano sempre facili. Ogni scimmia indicò la sua scelta guardando verso di essa e la bevanda scelta fu consegnata.

Quindi, i ricercatori hanno posizionato minuscoli elettrodi nella corteccia orbitofrontale di ciascuna scimmia. Gli elettrodi stimolano in modo indolore i neuroni che rappresentano il valore di ogni opzione.

Quando i ricercatori hanno erogato una bassa corrente attraverso gli elettrodi mentre a una scimmia venivano offerti due drink, i neuroni dedicati a entrambe le opzioni hanno iniziato a scaricare più velocemente.

Dal punto di vista della scimmia, ciò significava che entrambe le opzioni diventavano più allettanti ma, a causa del modo in cui i valori sono codificati nel cervello, l'attrattiva di un'opzione è aumentata più di quella dell'altra. Il risultato è che la stimolazione di basso livello ha reso l'animale più propenso a scegliere un'opzione particolare, in modo prevedibile.

In un altro esperimento, le scimmie hanno visto prima un'opzione, poi l'altra, prima di fare una scelta. Fornire una corrente più alta mentre la scimmia stava valutando un'opzione ha interrotto il calcolo del valore in corso in quel momento, rendendo la scimmia più propensa a scegliere qualsiasi opzione non sia stata interrotta.

Questo risultato indica che i valori calcolati nella corteccia orbitofrontale sono una parte necessaria per fare una scelta.

"Quando si tratta di questo tipo di scelte, il cervello della scimmia e il cervello umano sembrano molto simili", ha detto Padoa-Schioppa.

"Riteniamo che questo stesso circuito neurale sia alla base di tutti i tipi di scelte che le persone fanno, come tra diversi piatti nel menu di un ristorante, investimenti finanziari o candidati a un'elezione.

Anche le decisioni importanti della vita come quale carriera scegliere o chi sposare probabilmente utilizzano questo circuito. Ogni volta che una scelta si basa su preferenze soggettive, questo circuito neurale ne è responsabile. "

Reference:

1. Sébastien Ballesta, Weikang Shi, Katherine E. Conen, Camillo Padoa-Schioppa. Values encoded in orbitofrontal cortex are causally related to economic choices. Nature, 2020; DOI: 10.1038/s41586-020-2880-x

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