Stimolazione cerebrale: allucinazioni a comando

Nei topi, stimolare pochi e selezionati neuroni può causare alterazioni della percezione: che cosa può significare per gli esseri umani?

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Sento le voci, vedo le cose... queste non sono mai buone notizie: le allucinazioni sono quasi sempre sintomo di una patologia, e i meccanismi che le governano non ci sono ancora chiari. Un team dell'Università di Stanford ha compiuto un passo avanti verso la loro comprensione, riuscendo per la prima volta a indurre allucinazioni nel cervello di un gruppo di topi - e scoprendo che basta l'attività di pochi neuroni, a volte meno di 20, per generarne una. E se consideriamo che qualsiasi neurone può accendersi casualmente anche in assenza di stimoli, la domanda che si è posta il team di Karl Deisseroth è: come mai i topi (e anche noi umani) non vivono in un costante stato di allucinazione?

 

Le barre non esistono. Lo studio si è avvalso di una tecnica nuova, l'optogenetica, sviluppata dallo stesso team: consiste nello stimolare il cervello con fasci di luce infrarossa, che vanno a colpire specifici neuroni a loro volta modificati per essere sensibili a una specifica frequenza luminosa. Il primo passo dell'esperimento è stato insegnare ai topi a reagire a stimoli reali: i ricercatori hanno alternato immagini di barre nere verticali e orizzontali, e allenato i topi ad associare quelle verticali a un premio. Dopodiché hanno identificato quali aree del cervello rispondevano ai diversi stimoli e le hanno modificate così da renderle fotosensibili. Infine hanno illuminato i neuroni corretti, convinto i topi di stare vedendo una barra verticale e osservato gli animali andare in cerca del premio. In altre parole, la reazione del loro cervello all'allucinazione indotta era esattamente la stessa avuta di fronte all'immagine reale.

 

optogenetica: stimolazione cerebrale
Optogenetica: da arrendevole a leader, basta stimolare l'area giusta. Per approfondire: come trasformare topi timidi e remissivi in campioni di resistenza. | Shutterstock

 

Basta un poco di luce... Quello che ha davvero sorpreso il team, però, è «quanti pochi neuroni bastano a convincere il topo di stare vedendo qualcosa che non esiste», ha spiegato Deisseroth: «il cervello di un topo è composto da milioni di neuroni, quello umano da miliardi; se ne bastano una manciata per provocare un'allucinazione, come mai non ne abbiamo in continuazione?» La risposta è legata al modo in cui il nostro cervello interpreta gli stimoli visivi (reali o meno) e a quali meccanismi utilizza per separare l'attività reale da quella "spuria"; e scoprirla potrebbe essere di aiuto nello sviluppo di terapie per patologie come la schizofrenia.

 

Insegnare al cervello a vedere. Non solo: indurre stimoli artificiali potrebbe persino aiutare ipovedenti e non vedenti a recuperare la vista - è già allo studio in California, per esempio, un sistema che raccoglie le immagini da una microcamera impiantata vicino all'occhio e le trasforma in stimoli cerebrali. Per ora il sistema, sviluppato da Second Sight, ha permesso a un ridotto campione di persone non vedenti di arrivare a distinguere un quadrato bianco su uno schermo nero; l'optogenetica potrebbe aiutare a migliorare la qualità delle informazioni spedite al cervello. Come ha commentato Deisseroth, «siamo solo all'inizio».

 

31 Luglio 2019 | Gabriele Ferrari