E’ stato scoperto come si attiva la nostra attenzione (ed è una buona notizia)

Un team di ricercatori della Nanyang Technological University di Singapore ha scoperto nuovi indizi su come le sostanze chimiche rilasciate dalle cellule cerebrali regolano la nostra capacità di attenzione. I risultati dello studio potrebbero ora aprire la strada a nuove terapie per il trattamento di condizioni neurologiche associate a difficoltà di concentrazione, come la depressione e il disturbo da deficit di attenzione e iperattività (ADHD).

In particolare, i ricercatori hanno evidenziato che – come era già noto – per comunicare tra loro i neuroni del cervello e del sistema nervoso rilasciano sostanze chimiche chiamate neurotrasmettitori che trasmettono messaggi da una cellula all’altra. I neurotrasmettitori sono fondamentali per il funzionamento del cervello e per la regolazione di tutte le funzioni corporee, dalla respirazione alla frequenza cardiaca, fino alla riproduzione. Queste sostanze chimiche coordinano anche i processi cognitivi che ci permettono di concentrarci sulle informazioni importanti nell’ambito della costante raffica di stimoli che il cervello riceve dall’ambiente esterno, altrimenti nota come capacità di attenzione.

Ora, per molto tempo i ricercatori hanno pensato che la nostra capacità di attenzione fosse diretta da un solo neurotrasmettitore, l’acetilcolina, che eccita i neuroni e li induce a emettere segnali elettrici. Tuttavia, un lavoro recente suggerisce che l’attenzione potrebbe richiedere un altro neurotrasmettitore, l’acido gamma-aminobutirrico (GABA), che inibisce i neuroni dal ricevere e inviare messaggi.

Nello studio pubblicato nei Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), il team ha dimostrato per la prima volta che il GABA lavora insieme all’acetilcolina in una sequenza precisa per regolare la trasmissione di segnali da una parte della rete di elaborazione delle informazioni del cervello, chiamata claustrum. Nascosto in profondità nel cervello, il claustrum è una struttura sottile simile a un foglio che riceve ed elabora le informazioni da diverse parti del cervello: aiuta a regolare la concentrazione, ma il suo ruolo esatto rimane sconosciuto.

I neurotrasmettitori si attivano come un interruttore per trasmettere le informazioni

Negli esperimenti di laboratorio, gli scienziati dell’NTU hanno dunque studiato come i neuroni del claustrum nei topi rispondono all’acetilcolina e al GABA prodotti da una parte del cervello chiamata prosencefalo, che svolge un ruolo centrale in diverse funzioni cerebrali.

Il progresso tecnologico chiave che ha permesso ai ricercatori di fare questa scoperta si chiama optogenetica, una tecnica che utilizza proteine sensibili alla luce per controllare selettivamente l’attività di specifici tipi di neuroni all’interno del cervello. In questo caso, i neuroni del prosencefalo che rilasciano acetilcolina e GABA sono stati attivati dalla luce, consentendo al team di misurare la risposta del claustrum a tale stimolo.

I ricercatori hanno dunque scoperto che due tipi di neuroni del claustrum, che inviano segnali di uscita a diverse parti del cervello, rispondono in modo opposto all’acetilcolina e al GABA. I neuroni che si estendono alle strutture profonde del cervello sono stati eccitati dall’acetilcolina, mentre i neuroni che si estendono alle strutture sulla superficie del cervello sono stati inibiti dal GABA.

Grazie a questa sequenza coordinata di azioni contrapposte, i due neurotrasmettitori attivano il trasferimento di informazioni tra il claustrum e il resto del cervello, come un interruttore. Lo studio dimostra che i neurotrasmettitori regolano un “microcircuito” nel cervello che permette all’organo di differenziare le informazioni importanti dal rumore, aiutando la persona a prestare attenzione.

Le azioni opposte dei neurotrasmettitori (acetilcolina e GABA) sui neuroni del claustro consentono di codificare i segnali cerebrali in modo efficiente, permettendo al cervello di prestare attenzione e ignorare il rumore.

I prossimi passi di questo progetto saranno quelli di determinare in che modo l’alterazione dell’interruttore del doppio trasmettitore modifichi l’attenzione e i disturbi cerebrali che influiscono sull’attenzione, come l’ADHD. Sarà anche importante determinare se il meccanismo di commutazione si applica ad altri processi cerebrali, come l’eccitazione e l’apprendimento.