13 volontari e una nuova tecnologia: mappata l’attività dei neuroni. Ecco cosa succede nel nostro cervello mentre parliamo e ascoltiamo
La capacità umana di esprimersi attraverso il linguaggio è ancora qualcosa di misterioso e affascinante.
Consideriamo normale che ciascuno di noi possa comprendere il significato di decine di migliaia di parole senza soluzione di continuità, temi e concetti straordinariamente diversi.
Come però questo sia possibile, non lo sappiamo. Grazie alla mappatura delle attività neurali di 13 persone durante diverse fasi di ascolto di frasi e di racconti effettuata dal team del neurologo del Massachusetts general Hospital Ziv Williams, un’idea di come questo avvenga ora ce l’abbiamo.
Una tecnica innovativa
Attraverso la sperimentazione di una tecnica innovativa è stato infatti identificato nel nostro cervello una sorta di “dizionario dei sinonimi e dei contrari” utilizzato dai neuroni per dedurre il significato delle parole che ascoltiamo.
E, cosa forse ancor più importante, è stato dimostrato che, analizzando l’attività di uno specifico numero di neuroni, è possibile anche comprendere ciò che la persona sta ascoltando o pensando in quel momento.
La scoperta potrebbe dunque rivelarsi molto utile per contrastare una tra le conseguenze più disabilitanti per molti di coloro che sono stati colpiti da ictus: l’afasia.
Le lesioni che restano nelle aree della corteccia cerebrale dedita alle funzioni del linguaggio, infatti, rendono questi pazienti incapaci di comprendere o di esprimersi verbalmente in modo corretto.
I risultati dello studio
La nuova tecnica utilizzata dai ricercatori americani ha permesso di registrare simultaneamente l’attività di un centinaio di neuroni. In questo modo, gli studiosi hanno scoperto come gli stessi associno le parole a significati particolari e come distinguano determinati significati da altri.
L’elaborazione iniziale dell’input linguistico è percettiva e avviene nella corteccia uditiva per il parlato o visiva per la lettura.
Da lì le informazioni fluiscono verso la rete amodale selettiva per il linguaggio che si trova a sinistra delle regioni frontali e temporali che mappano le forme delle parole sui significati delle stesse e le assemblano in rappresentazioni.
E’ così che si forma concettualmente e verbalmente una frase.
L’elaborazione dei significati estratti dal linguaggio coinvolge anche aree diffuse al di fuori di questa rete selettiva.
In sostanza, l’elaborazione semantica può essere distribuita nella corteccia o in alternativa essere concentrata in pochi hub semantici che elaborano il significato dal linguaggio e da altre modalità.
Ed è su questo che la nuova tecnologia ha superato gli esiti dei tradizionali approcci della neuroscienza.
Come si comportano i neuroni
Le registrazioni sono state eseguite su partecipanti sottoposti a neurofisiologia intraoperatoria pianificata.
I 13 volontari dello studio sono stati esaminati da svegli e quindi in grado di eseguire attività basate sul linguaggio, fornendo l’opportunità unica di studiare le dinamiche del potenziale d’azione dei singoli neuroni durante una fase di comprensione.
Tracciando le attività dei neuroni durante l’elaborazione naturale del parlato è stato rilevato che hanno risposto selettivamente a significati specifici delle parole e hanno distinto in modo affidabile le parole dalle non parole. Inoltre, anziché rispondere alle parole come rappresentazioni di memoria fisse, le loro attività erano altamente dinamiche, riflettendo i significati delle parole in base ai loro contesti specifici della frase e indipendentemente dalla loro forma fonetica, quindi dal loro suono.
L’anticipazione del significato più probabile
Collettivamente lo studio mostra come questi insiemi di cellule abbiano previsto con precisione le ampie categorie semantiche delle parole mentre venivano ascoltate in tempo reale durante il parlato e come abbiano tracciato le frasi in cui apparivano.
Alcuni neuroni sono in grado di distinguere parole diverse che hanno un suono simile e cercano continuamente di anticipare il loro significato più probabile in base al contesto della frase.
Un’altra osservazione significativa è che le attività dei neuroni erano altamente dipendenti dal contesto riflettendo i significati delle parole in base alle frasi specifiche in cui venivano ascoltate anche quando erano foneticamente indistinguibili.
