Ricompensa e punizione: ecco come il nostro cervello cerca (a fatica) un equilibrio

È giusto accettare una nuova offerta di lavoro a maggiore reddito se questo significa fare il pendolare per un’ora in più?

Le persone spesso devono fare scelte difficili come questa. Ovvero, scegliere se sopportare un certo livello di disagio per approfittare di un’opportunità, o rinunciare alla ricompensa. Ma come si comporta il nostro cervello in questo caso?

Ricerche precedenti hanno dimostrato che gli stati mentali negativi sconvolgono questo equilibrio tra ricompensa e difficoltà, orientando verso un processo decisionale più “pessimistico”. Per esempio, gli scienziati sanno bene che le persone che soffrono di ansia hanno un desiderio più forte del normale di evitare le conseguenze negative. E le persone che soffrono di depressione hanno un desiderio più debole di avvicinarsi alla ricompensa. Tuttavia, c’era (e c’è) ancora molto che non sappiamo su come il cervello incorpora i sentimenti nel processo decisionale.

Per saperne di più i neuroscienziati dell’Istituto di studi avanzati di biologia umana dell’Università di Kyoto hanno lavorato per scoprire come funzionano le reti cerebrali che influenzano le condizioni di ansia sulle decisioni. Con un report comparso sulla rivista Frontiers in Neuroscience, il gruppo ha dunque pubblicato una revisione che sintetizza i risultati di anni di misurazioni del cervello nei ratti e nei primati e li pone in relazione al funzionamento del cervello umano.

“Stiamo affrontando una nuova epidemia di ansia, ed è importante capire come la nostra ansia influenza il nostro processo decisionale“, afferma Ken-ichi Amemori, docente associato di neuroscienze all’Università di Kyoto, ASHBi. “C’è un vero bisogno di una migliore comprensione di ciò che sta accadendo nel cervello in questo caso. È molto difficile per noi vedere esattamente dove e come l’ansia si manifesta negli esseri umani, ma gli studi nei cervelli dei primati hanno indicato i neuroni nella ACC [corteccia cingolata anteriore] come importanti in questi processi decisionali” – ha poi proseguito.

Insomma, pensando al nostro cervello come a una cipolla, la ACC si trova in uno strato intermedio, avvolgendo il corpo calloso che unisce i due emisferi. L’ACC è altresì ben collegato con molte altre parti del cervello che controllano le funzioni superiori e inferiori con un ruolo nell’integrazione dei sentimenti con il pensiero razionale.

Il team ha dunque iniziato misurando l’attività cerebrale nei macachi mentre eseguivano un compito per selezionare o rifiutare una ricompensa sotto forma di cibo, combinato con diversi livelli di “punizione” sotto forma di una fastidiosa esplosione di aria in faccia. Le scelte potenziali sono state rappresentate visivamente su uno schermo, e le scimmie hanno usato un joystick per fare la loro selezione, rivelando quanto disagio erano disposti a considerare accettabile.

Quindi, il team ha sondato l’ACC delle scimmie, identificando gruppi di neuroni che si sono attivati o disattivati in linea con le dimensioni della ricompensa o della punizione in offerta. I neuroni associati all’evitamento e al processo decisionale pessimista erano particolarmente concentrati in una parte dell’ACC chiamata ACC pregenitale (pACC). Questa regione è stata precedentemente collegata al disturbo depressivo maggiore e al disturbo d’ansia generalizzato nell’uomo.

La microstimolazione della pACC con un impulso elettrico di basso livello ha indotto le scimmie a evitare la ricompensa, simulando gli effetti dell’ansia. Questo pessimismo artificialmente indotto potrebbe essere invertito dal trattamento con il farmaco ansiolitico diazepam.

Con la conoscenza del coinvolgimento del pACC nel processo decisionale legato all’ansia, il team ha poi cercato le sue connessioni con altre parti del cervello. I ricercatori hanno dunque iniettato un componente nei siti specifici che hanno istruito le cellule nervose per iniziare a fare proteine fluorescenti che si accendono sotto l’osservazione al microscopio. Il componente si è poi diffuso ad altre cellule nervose collegate, rivelando i percorsi di altre aree del cervello collegate a questo centro di pensiero “pessimista”.

Infine, il team ha rilevato interconnessioni con molte parti della corteccia prefrontale nella parte anteriore del cervello umano, che è associata con la funzione cogitativa superiore e il ragionamento. Ha anche notato una forte connessione con strutture simili a labirinti note come striosomi.

Amemori spiega che “la funzione della struttura dello striosoma è stata a lungo un mistero, ma i nostri esperimenti indicano che questi sono un nodo importante che collega il processo decisionale pessimistico al sistema di ricompensa del cervello e alla regolazione della dopamina“. Il team ha notato un’ulteriore connessione, ovvero quella tra questi striosomi e un’altra regione più distante, la regione caudale della corteccia orbitofrontale (cOFC) nella parte anteriore del cervello, una parte coinvolta nella cognizione e nel processo decisionale.

Quando il team ha ripetuto i suoi studi di monitoraggio cerebrale, microstimolazione e tracciamento del virus nella cOFC, ha trovato un’influenza molto simile sulla tendenza della scimmia a prendere decisioni pessimistiche. Curiosamente, la pACC e la cOFC hanno anche condiviso molte delle stesse connessioni con altre parti del cervello. Il team è stato in grado di generalizzare questi risultati nei primati per gli esseri umani, tracciando confronti con il corpo di conoscenze in studi di cervelli umani basati su reso magnetico