Il cervello e la percezione di spazio e tempo

Due pubblicazioni di rilievo internazionale in due mesi. Il progetto ERC CoPeST "Construction of Perceptual Space-Time" (“Costruzione dello spazio-tempo percettivo”), nella fase conclusiva, ha regalato al team di ricerca una doppia soddisfazione.L’ultimo articolo in ordine di tempo è appena uscito su PNAS – Proceedings of the National Academy of Sciences, prestigiosa rivista scientifica statunitense, organo ufficiale della United States National Academy of Sciences.

L’articolo si concentra sulla scoperta delle differenze individuali nella “velocità” del cervello (almeno della velocità della percezione visiva) e sulla capacità delle persone di aumentare o diminuire la velocità di questa attività cerebrale, con un impatto sul comportamento.Il precedente, sulla stessa rivista, era uscito all’inizio di dicembre. In realtà, nel corso del progetto, le pubblicazioni sono state numerose. Gli articoli su PNAS sono gli ultimi di una serie di oltre 30 pubblicazioni su riviste scientifiche di vari Paesi.

L’ambito è la ricerca di base sul cervello. Il progetto CoPeST è stato finanziato per la categoria ERC Starting Grants nel VII Programma quadro della Commissione europea con oltre un milione di euro nei 60 mesi di attività tra gennaio 2013 e dicembre 2017. Ha studiato la costruzione della percezione spazio-temporale e, in particolare, i meccanismi che il cervello mette in atto a partire dalle informazioni che recepisce attraverso i sensi. La raccolta e la rielaborazione degli stimoli visivi è importante per attivare risposte efficienti ovvero per evitare di mettersi in pericolo, per orientarsi nella direzione voluta e così via. Poiché le informazioni che arrivano dall’esterno sono molte e complesse, il sistema percettivo mette in atto un campionamento del flusso a intervalli di tempo regolari.

«Sappiamo che i nostri neuroni funzionano molto velocemente e quindi ci chiediamo perché il nostro cervello pensi così lentamente. Questo accade perché quello che percepiamo è il risultato di una sofisticata elaborazione» afferma David Melcher, principal investigator del progetto ERC e professore del CIMeC dell’Università di Trento.«La nostra esperienza soggettiva dell’ambiente circostante – spiega – è data da oggetti ed eventi legati a un particolare momento (“adesso”) e a uno specifico spazio tridimensionale (“qui”). Nel processo attraverso il quale il cervello costruisce la percezione dello spazio e del tempo i singoli neuroni rispondono a specifici dettagli locali, nell’ambito di sistemi di coordinate spaziali e con intervalli di tempo diversi. Attraverso la combinazione degli approcci comportamentale, di neuroimaging e computazionale, il progetto ha studiato i meccanismi che sottostanno alle nostre esperienze soggettive di spazio e tempo continui per scoprire in che modo le risposte “frammentate” danno luogo all’esperienza multisensoriale di spazio-tempo “unificata”».

Tra i risultati più importanti del progetto ERC c’è la dimostrazione sperimentale della velocità diversa con la quale il cervello lavora, in altre parole sulla coesistenza di più ritmi nell’attività cerebrale che portano a effetti diversi sulla percezione.«Gli studi che abbiamo condotto – racconta – mostrano la coesistenza di più ritmi nella nostra percezione visiva e ciò potrebbe spiegare perché non percepiamo la realtà in maniera frammentata e discontinua, come avviene invece in alcuni disturbi psichiatrici (come la schizofrenia) o indotti da un danno neurologico».Risultati che dischiudono sia la prospettiva di elaborare specifici training per pazienti che hanno difficoltà a “sintonizzare” la propria percezione sugli stimoli visivi sia quella di sviluppare nuove tecnologie nel campo dei video, capaci di ottimizzare la qualità della percezione.(eb, Ufficio stampa Unitn)

Per approfondimenti
L’articolo appena uscito su PNAS è "Frequency modulation of neural oscillations according to visual task demands", di Andreas Wutz (CIMeC, UniTrento al tempo della ricerca, ora MIT: Massachusetts Institute of Technology); David Melcher (CIMeC, UniTrento); Jason Samaha (Università di Wisconsin):http://www.pnas.org/content/early/2018/01/17/1713318115.abstract
Il precedente articolo su PNAS, “Multiple oscillatory rhythms determine the temporal organization of perception", di Luca Ronconi, Nikolaas N. Oosterhof, Claudia Bonmassar e David Melcher (CIMeC, UniTrento), uscito il primo dicembre 2017, è disponibile in modalità open access:http://www.pnas.org/content/early/2017/12/01/1714522114
Ulteriori informazioni su CoPeST alla pagina del progetto:http://r.unitn.it/en/cimec/copest