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Jul 19, 2023

I ricercatori sondano i meccanismi cerebrali dietro il libero arbitrio

Immagina questo scenario: tu e un amico state passeggiando per il vostro quartiere quando vi fermate a un passaggio pedonale. Mentre aspetti, i rumori del mondo e i tuoi pensieri interni si contendono la tua attenzione.

Immagina questo scenario: tu e un amico state passeggiando per il vostro quartiere quando vi fermate a un passaggio pedonale. Mentre aspetti, i rumori del mondo e i tuoi pensieri interni si contendono la tua attenzione. All'improvviso vedi un automobilista che quasi investe un ciclista.

"Whoa, hai visto?" dici al tuo amico.

"L'ho fatto sicuramente; quella era una Ford Mustang del 1967 completamente restaurata", risponde il tuo amico, riferendosi a un'auto separata dall'incidente nel traffico.

Nonostante vi trovaste nello stesso posto nello stesso momento e guardaste la stessa scena, tu e il tuo amico avete prestato attenzione a cose diverse.

Perché? E come?

Una possibilità è che cose diverse nell'ambiente abbiano attirato la tua attenzione in modo diverso. Ma un’altra possibilità è che tu e il tuo amico abbiate deciso volontariamente a cosa prestare attenzione, esercitando di conseguenza il vostro libero arbitrio.

Finanziato da una sovvenzione triennale di 900.000 dollari da parte della National Science Foundation, l'illustre professore George R. Mangun, direttore del Centro per la mente e il cervello della UC Davis, sta lanciando un progetto per comprendere meglio i meccanismi cognitivi dietro l'attenzione volontaria realistica, o attenzione diretta. dal libero arbitrio di un individuo. Il progetto sarà condotto in collaborazione con colleghi di ingegneria dell’Università della Florida.

"Il modo in cui usiamo il libero arbitrio per focalizzare l'attenzione influenza la nostra consapevolezza momentanea e la nostra coscienza." — Mangun

Il ruolo dell'attenzione volontaria non è importante solo per comprendere il funzionamento sano del cervello, ha affermato. È anche fondamentale per comprendere i disturbi del cervello.

"Quasi tutti i disturbi neurologici o psichiatrici toccano qualche componente dell'attenzione, e questo a volte comporta deficit del libero arbitrio, come nel morbo di Parkinson", ha detto.

Per decenni, i neuroscienziati hanno sondato i meccanismi cognitivi e neurali dietro l'attenzione volontaria utilizzando segnali esterni (stimoli semplici come le frecce) per dirigere l'attenzione dei soggetti di ricerca verso posizioni specifiche di fronte a loro. Ma questo è molto diverso da come avviene naturalmente l’attenzione volontaria umana.

Nel mondo reale, il nostro libero arbitrio ci consente di controllare ciò a cui prestiamo attenzione, anche di fronte a potenziali distrazioni. Per accogliere questa realtà, i neuroscienziati spesso indagano il concetto di libero arbitrio attraverso azioni motorie volontarie, chiedendo ai partecipanti allo studio di premere un pulsante di loro spontanea volontà senza il suggerimento di un ricercatore.

Il progetto di Mangun riunirà queste due linee di ricerca. Poiché orientare l’attenzione è un atto cognitivo e non motorio, i ricercatori sperano di fare un importante passo avanti nella comprensione sia del libero arbitrio che dell’attenzione volontaria.

Il progetto di Mangun si baserà su precedenti esperimenti condotti dal suo laboratorio analizzando l'attività neurale che precede il processo decisionale volontario.

In uno studio pubblicato sul Journal of Cognitive Neuroscience nel 2014, Mangun e i suoi colleghi raccontano esperimenti in cui chiedevano ai partecipanti di guardare un punto al centro dello schermo di un computer. Hanno poi chiesto ai partecipanti di focalizzare l'attenzione altrove sullo schermo, usando il libero arbitrio per scegliere dove, ma senza muovere gli occhi per guardare direttamente il luogo frequentato.

Facendo questa richiesta, i ricercatori hanno separato l'atto cognitivo dell'attendere dall'atto motorio del muovere gli occhi per guardare. Mangun e i suoi colleghi hanno registrato le onde cerebrali dei partecipanti (elettroencefalografia o segnali EEG), sia prima che dopo aver utilizzato il libero arbitrio per focalizzare l'attenzione.

"Si scopre che il modello in corso di attività cerebrale che precede le scelte di libero arbitrio del soggetto potrebbe prevedere dove avrebbero successivamente focalizzato la loro attenzione", ha detto Mangun. “Utilizzando metodi neuroscientifici, siamo stati in grado di fare una sorta di lettura del pensiero”.

Il nuovo finanziamento NSF di Mangun fa un ulteriore passo avanti applicando approcci di apprendimento automatico e metodi avanzati di imaging cerebrale per individuare le precise basi neurali di questi segnali cerebrali predittivi. Il progetto altamente interdisciplinare riunisce ingegneri come lo studioso post-dottorato Sreenivasan Meyyappan e il dottorando in psicologia John Nadra.