Da "Le Scienze"

Il nucleo cerebrale che fissa l'attenzione visiva

Isolare gli oggetti su cui si è fissata la nostra attenzione dagli elementi che potrebbero distrarci è il compito di una regione cerebrale che fa parte del talamo: il nucleo posteriore del talamo, detto anche pulvinar. La scoperta è di un gruppo di ricerca statunitense che è riuscito a documentare questa importante funzione visiva in soggetti vivi grazie alla risonanza magnetica funzionale.

Il pulvinar, o nucleo posteriore del talamo (dorsale), è coinvolto nella discriminazione visiva tra gli stimoli su cui è fissata l’attenzione e gli elementi di distrazione circostanti: è quanto hanno stabilito Jason Fischer e David Whitney del Dipartimento di Psicologia dell’Università della California a Berkeley, che firmano in proposito un articolo pubblicato sulla rivista “Nature Communications”.

Secondo gli attuali modelli, nel cervello dei mammiferi questa struttura ha un’importante funzione di integrazione degli stimoli, soprattutto in relazione all’attenzione visiva, ma determinare con esattezza il suo ruolo finora si era  rivelato difficile. Alcuni studi avevano però portato a ipotizzare che servisse a isolare dallo “sfondo” gli oggetti rilevanti dal punto di vista comportamentale.

In uno studio del 1990, per esempio, si era riusciti a disattivare il pulvinar di un emisfero cerebrale di un macaco con il risultato di indurre un deficit nel lato opposto del campo visivo. Tuttavia, il deficit si verificava tuttavia solo se c'erano elementi di distrazione: quando erano assenti, le prestazioni risultavano inalterate.

Il nucleo caudale, o pulvinar, è uno dei nuclei talamici più importanti e presiede alla discriminazione visiva tra input salienti e distrattori .

Più di recente, è stato descritto un caso simile in un essere umano con lesioni del pulvinar in seguito a un ictus: il paziente mostrava una discriminazione visiva compromessa nel lato del campo visivo opposto a quello in cui si era verificato l’ictus, ma solo in presenza di significativi fattori di distrazione.

Questi risultati hanno portano a ipotizzare un coinvolgimento di questo nucleo talamico nella capacità di distinguere fra stimoli significativi e stimoli di distrazione, ma l'ipotesi era stata smentita da altri studi in cui vi erano soggetti con lesioni.

Secondo Fischer e Whitney, però, quelle ricerche avevano due grossi difetti. Il primo è che gli studi basati sugli effetti di lesioni utilizzano stimoli di natura diversa e quindi non permettono di arrivare a risultati conclusivi sulla funzione del pulvinar. Il secondo è che riguardano soggetti con lesioni, mentre non si sa nulla di ciò che succede negli esseri umani in salute.

Per colmare questa lacuna, i due ricercatori hanno condotto due esperimenti utilizzando tecniche di imaging a risonanza magnetica funzionale (fMRI) per evidenziare in che modo il pulvinar codifica gli stimoli salienti e i fattori di distrazione quando questi compaiono nello stessa metà del campo visivo del soggetto e quindi sono in competizione tra loro nell'attrarne l'attenzione.

I risulati dei test hanno mostrato che l’attenzione filtra sia le informazioni relative alla posizione sia quelle relative alle caratteristiche intrinseche degli stimoli visivi: la posizione e l'orientamento degli stimoli salienti a cui il soggetto prestava attenzione risultavano codificati con grande precisione, mentre per i fattori di distrazione non emergeva alcuna codifica.

Il risultato indica quindi che il pulvinar è coinvolto nel filtrare l’informazione visiva "di fondo", aiutando a mantenere la nostra attenzione sugli elementi rilevanti ai fini del comportamento.

Da "Le Scienze"

Perché la mente divaga durante la concentrazione

La difficoltà di mantenere focalizzata l'attenzione a lungo e in modo continuativo sembra legata al fatto che quando ci si concentra su qualcosa diminuisce drasticamente la capacità di rilevare cambiamenti anche vistosi nell'ambiente, capacità che viene ripristinata da piccole pause di "distrazione". Lo ha stabilito una ricerca che ha sviluppato una tecnica per rilevare in continuo le fluttuazioni dell'attenzione

La concentrazione ha un prezzo potenzialmente elevato, ed è il motivo per il quale circa metà del tempo in cui siamo impegnati in un compito la nostra mente tende comunque a vagare. E’ questo il risultato di una ricerca condotta da Marlene R. Cohen dell'Università di Pittsburgh, che firma in proposito un articolo pubblicato su “Science”.

Studiare come le fluttuazioni di attenzione influenzino il comportamento è complesso perché è molto difficile stabilire se un particolare errore nell’affrontare un compito è provocato da un calo di attenzione o perché il compito supera le capacità del soggetto.

Cohen ha cercato di risolvere il problema progettando un esperimento in cui ha seguito l’attività dell’area corticale V4 del cervello, che codifica le informazioni visive, in un gruppo di scimmie addestrate a rilevare e ad anticipare piccole modifiche sullo schermo di un computer.

"Per misurare ciò che accade quando la mente di un soggetto vaga, abbiamo dovuto registrare contemporaneamente l’attività di più neuroni", ha detto Cohen. Usando una nuova tecnologia che ha permesso di monitorare l’attività di 80 neuroni alla volta, i ricercatori sono riusciti a produrre una “fotografia istantanea” delle informazioni disponibili a un animale in un dato momento, individuando così  il centro della sua attenzione nel corso del tempo.

I risultati hanno dimostrato che l'attenzione delle scimmie vagava, e che queste fluttuazioni influenzavano profondamente le prestazioni degli animali. Non sorprendentemente, i momenti in cui la loro attenzione si indirizzava a un particolare, per esempio l'orientazione di un gruppo di righe sullo schermo, la capacità di accorgersi di variazioni anche minime nella scena miglioravano decisamente. Tuttavia, a questo miglioramento corrispondeva un deciso calo nelle prestazioni relative al riconoscimento di altri cambiamenti. Variazioni pure macroscopiche in altri gruppi di righe o punti anch'essi sullo schermo passavano inosservate.

In altri termini, concentrarsi su qualcosa rischia di assorbire tutte le risorse attenzionali, distraendole dal monitoraggio del contesto, mentre l'attimo di distrazione permette di fare attenzione a quello che sta intorno. Questo apparente paradosso, fastidioso per uno studente alle prese con un problema matematico, ha verosimilmente un'origine evolutiva: evitare di farsi cogliere di sorpresa da qualche predatore mentre si è intenti a controllare qualcos'altro.

Anche il metodo messo a punto per realizzare la ricerca e riuscire a seguire gli spostamento di attenzione delle scimmie riveste un notevole interesse, potendo essere adattato per seguire fluttuazioni non solo dell'attenzione, ma anche  di altri processi cognitivi. Un passo importante, ha concluso Cohen, per imparare come i diversi stati mentali siano codificati nelle varie aree cerebrali, come queste comunichino fra loro, e come siano correlati alla percezione.