Forme e colori, in che modo il cervello li riconosce?

Ci sono centinaia di migliaia di colori e forme distinte che una persona dovrebbe essere in grado di distinguere visivamente ma… come fa il cervello a elaborare tutte queste informazioni?

Tempo fa, gli scienziati credevano che il sistema visivo riuscisse a codificare la forma e il colore con diversi gruppi di neuroni e poi li combinasse in un secondo momento. Tuttavia, in un nuovo studio dei ricercatori di Salk, pubblicato su Science il 27 giugno 2019, viene dimostrato che in realtà ci sono neuroni che rispondono selettivamente a particolari combinazioni di colore e forma.

“I nuovi sensori genetici e le nuove tecnologie di imaging ci hanno permesso di testare più a fondo il legame tra i circuiti visivi che elaborano il colore e la forma“, afferma Edward Callaway, autore senior e professore presso il Laboratorio di neurobiologia di Salk. “Questi risultati forniscono informazioni preziose su come i circuiti visivi sono collegati e organizzati nel cervello”.

Simile a un sensore di fotocamera digitale, le cellule sensibili alla luce nell’occhio (fotorecettori) rilevano le lunghezze d’onda della stessa luce all’interno di specifiche gamme, e in luoghi particolari. Queste informazioni viaggiano poi attraverso il nervo ottico fino ai neuroni della corteccia visiva che interpretano i dati e iniziano a decifrare il contenuto dell’immagine.

In tale ambito, gli scienziati hanno a lungo pensato che colore e forma fossero estratti separatamente, per poi essere combinati solo nei centri cerebrali più “alti”, ma in realtà la nuova ricerca di Salk mostra che sono combinati molto prima.

“L’obiettivo del nostro studio era quello di capire meglio come il sistema visivo elabora i colori e le forme degli stimoli visivi“, afferma il primo autore Anupam Garg, della University of California San Diego. “Volevamo applicare nuove tecniche di imaging per rispondere a queste domande di lunga data sull’elaborazione visiva”.

I ricercatori hanno così utilizzato la tecnologia di imaging combinata con sensori geneticamente espressi per studiare la funzione di migliaia di singoli neuroni coinvolti nell’elaborazione del colore e della forma nella corteccia visiva primaria. Durante lunghi periodi di registrazione, sono state testate circa 500 possibili combinazioni di colore e forma per trovare lo stimolo che meglio ha attivato ciascun neurone visivamente reattivo.

Il team ha così scoperto che i neuroni visivi hanno risposto selettivamente al colore e alla forma lungo un continuum – mentre alcuni neuroni sono stati attivati solo da un colore o forma specifica, mentre molti altri neuroni sono stati sensibili a un particolare colore e forma contemporaneamente, contrariamente alle nozioni di lunga data su come funziona l’elaborazione visiva.