I meccanismi neuronali del controllo del pensiero sono un tema centrale nelle neuroscienze di base e cliniche. I processi corticali che regolano in nostri pensieri e le nostre emozioni sono alla base delle nostre possibilità di interazione sociale e di libertà di azione e la loro conoscenza ha importanti risvolti sociali e sanitari.
Per studiare i meccanismi neuronali che regolano il pensiero ed il comportamento ci si è concentrati sullo studio dell'inibizione delle risposte motorie, come approssimazione osservabile e misurabile dell'inibizione del pensiero (perché la risposta motoria può essere facilmente osservata e misurata in contesti sperimentali). Questo approccio ha permesso di studiare i correlati ed i meccanismi neuronali dell'inibizione del comportamento. Tuttavia questi studi non hanno permesso di chiarire se gli stessi meccanismi caratterizzino anche l'inibizione del pensiero.
Il progetto ha come obiettivo l'indagine dei meccanismi neuronali del controllo del pensiero. Prevede sia la registrazione del segnale elettrico di singoli neuroni e di piccole popolazioni di neuroni dalla corteccia frontale, sia la registrazione dei segnali EEG dallo scalpo. Questi segnali verranno registrati durante l'esecuzione di classici compiti di inibizione del movimento e durante l'esecuzione di un nuovo compito creato ad hoc che prevede l'inibizione del pensiero attraverso un metodo controllabile.
Quest'indagine fornirà per la prima volta un importante contributo alla comprensione dei meccanismi neuronali corticali del controllo del pensiero.
Questi dati permetteranno di avanzare la conoscenza sui meccanismi di controllo implementati dal cervello (inibizione motoria vs inibizione del pensiero) e di fornire una base per la comprensione meccanicistica delle alterazioni che causano i diversi disturbi comportamentali e cognitivi in ambito neurologico e psichiatrico.
Questa ricerca è altamente innovativa: è la prima che tenta di comprendere i meccanismi neuronali alla base dell'inibizione del pensiero. Per raggiungere questo obiettivo prevede l'impiego di un paradigma comportamentale ad hoc e la simultanea registrazione intracerebrale da diversi siti corticali nel macaco. Prevede inoltre la registrazione di segnale EEG sia da uomo che da macaco, per individuare omologie di funzionamento cerebrale tra i due e favorire l'uso delle conoscenze derivate dalle registrazioni intracorticali per la comprensione del funzionamento del cervello umano.
Le conoscenze ottenute dalla realizzazione di questo progetto avranno un'ampia rilevanza, sia nelle neuroscienze comportamentali e cognitive di base, sia in ambito clinico.
Per quanto riguarda le neuroscienze comportamentali e cognitive, sapere se vi siano, o meno, meccanismi generali di controllo del comportamento e del pensiero è un importante contributo alla comprensione dell'architettura neuronale delle funzioni cognitive.
Ci si chiede infatti da tempo se il sistema nervoso impieghi meccanismi simili di controllo nel caso in cui debba sopprimere una risposta motoria oppure un pensiero. Al momento viene riconosciuta, ma senza dati empirici di supporto, una stretta connessione tra le due. Questo fa si, per esempio, che i risultati di studi condotti con lo Stop task motorio vengano generalizzati anche ai processi di pensiero. Tuttavia si tratta di studi comportamentali e correlazionali che non sono istruttivi della natura dei processi coinvolti. Questo studio, indagando gli specifici meccanismi neuronali, permette di capire se questo tipo di generalizzazioni siano o meno giustificate da un punto di vista empirico.
Per quanto riguarda l'ambito clinico, la conoscenza dei meccanismi neuonrali alla base di funzioni cognitive è necessaria per la comprensione meccanicistica delle alterazioni che causano i diversi disturbi comportamentali e cognitivi.
L'attività elettrica delle popolazioni neuronali è considerata il link tra meccanismi genetici e molecolari alla base di diversi disturbi psichiatrici, e quindi delle manifestazioni comportamentali associate agli stessi disturbi. Un comportamento o una cognizione alterati corrispondono ad un'attività elettrica alterata di specifiche strutture del sistema nervoso.
Conoscere come questa attività elettrica funzioni in condizioni normali è il primo passo per poi interpretarne le sue alterazioni e costituisce un punto d'osservazione ideale per valutare possibili interventi, siano essi farmacologici o comportamentali.
A questo proposito va notato come questo studio, per le tematiche affrontate e le tecniche utilizzate, si situi precisamente all'interno del Research Domain Criteria definito dalla NMIH: Cognitive Systems-Cognitive Control- Response Selection; Inhibition/Suppression.
Siamo convinti che le conoscenze ottenute costituiranno un elemento di supporto, o di revisione, all'impiego di task e tests che misurano il controllo del movimento per valutare il controllo dei processi cognitivi più astratti, in diversi settori sperimentali (psicologia, neuroscienze comportamentali e cognitive) e clinici (neuropsicologici, psichiatrici, neurologici). Inoltre la conoscenza dei meccanismi neuronali alla base dell'inibizione del pensiero è un passo fondamentale per la creazione di terapie adeguate di intervento, di qualunque natura esse siano. Una evoluzione simile si è osservata in altri ambiti: per esempio gli studi sulla plasticità neurale su animale (riorganizzazione delle rappresentazioni corticali in seguito ad uso o amputazione di arti) hanno permesso di sviluppare trattamenti adeguati e fondati su forti dati empirici in pazienti con arti amputati.
Allo stesso tempo le conoscenze ottenute forniranno importanti informazioni di supporto alla creazione di brain machine interfaces (BMI) e all'impiego delle BMI nel trattamento di disturbi cognitivi. Si fa sempre più pressante la richiesta di generare dispositivi che possano essere controllati con l'attività elettrica cerebrale, sia per pazienti limitati nei movimenti, sia in ambito lavorativo. Questo studio permette di individuare sia a livello di popolazioni neuronali che di EEG, segnali elettrici che si associano all'inibizione e selezione di diversi processi cognitivi, e quindi di diverse azioni, anche in termini di realtà virtuale. In questo contesto la possibilità di riconoscere un pattern elettrico che rappresenta un segnale di STOP è fondamentale per interrompere l'azione che le macchine o i computer stanno eseguendo.
Inoltre, strumenti come il Neurofeedack potrebbero essere programmati per riconoscere gli stessi segnali come markers del controllo del pensiero e del comportamento. Persone e pazienti trattati con questa tecnica potrebbero essere addestrati a riprodurre questi markers o ad aumentarne la frequenza di comparsa, permettendo di gestire l'impulsività.