Il cervello ci aiuta a navigare nel mondo, ma funziona anche come un sistema di navigazione. È quanto afferma il neuroscienziato Christian Doeller, che ha appena ricevuto il Premio Leibniz, dotato di 2,5 milioni di euro, per la sua ricerca
Lo psicologo Prof. Dr. Christian Doeller del Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences lascia che gli studenti di Lipsia giochino al computer nello scanner per studiare il funzionamento del loro cervello. I soggetti del test hanno una tastiera in mano per navigare o prendere decisioni.
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Il neuroscienziato e i suoi collaboratori del Doellerlab vogliono scoprire una cosa in particolare: quali sono i principi di codifica più importanti del cervello che rendono possibile il pensiero umano?
Doeller descrive il gioco al computer che i soggetti del test vedono sulla parete posteriore dello scanner: "Sono tassisti, per esempio, e devono portare una persona da A a B. E mentre svolgono questo compito, misurano i principi di codifica del cervello. E mentre svolgono questo compito, noi misuriamo la loro attività cerebrale in parallelo".
Mentre i soggetti del test guidano attraverso la città virtuale, il loro cervello funziona come un sistema di navigazione. "I soggetti con elevate prestazioni di navigazione, cioè che navigano correttamente in 10 percorsi virtuali su 10 attraverso la città virtuale e trovano sempre il percorso più breve, hanno l'attività più elevata".
Il cervello come sistema di navigazione o come scatola di appunti
Secondo il professor Doeller, i sistemi cerebrali che aiutano la navigazione ordinano la memoria, l'apprendimento e la conoscenza come un sistema di navigazione. "Se ricordate i vostri giorni di scuola, le schede erano organizzate anche in modo spaziale per ordinare i termini. Lo spazio è un mezzo fantastico per visualizzare le cose vicine o lontane in base alla somiglianza e alla dissomiglianza".
Il sociologo Niklas Luhmann ha detto che la scatola in cui organizzava i suoi 90.000 appunti scritti a mano era un'immagine del suo cervello. La scatola di appunti di Luhmann è ancora oggi in fase di analisi presso l'Università di Bielefeld.
Secondo il neuroscienziato Doeller, il sistema di navigazione del cervello è responsabile della memorizzazione delle informazioni. "Ciò significa che ogni volta che si usa una strategia spaziale per ordinare le informazioni, mettere gli articoli di giornale in posti diversi sulla scrivania, eccetera, questo sistema di navigazione è sicuramente attivo".
Molto prima del sistema di navigazione, lo psicologo ha ottenuto il suo primo grande successo di ricerca nel 2010 con la dimostrazione delle cosiddette cellule a griglia. Il principio delle cellule a griglia era già stato dimostrato nei roditori. In uno studio pubblicato sulla rivista Nature, Doeller e i suoi colleghi hanno rilevato un segnale di risonanza magnetica funzionale (fMRI)che rifletteva la posizione di un soggetto in un ambiente di realtà virtuale e soddisfaceva i criteri per la definizione della codifica delle cellule a griglia. Secondo lo studio, gli esseri umani sembrano rappresentare la posizione e la percezione spaziale in modo molto simile a quello dei roditori.
Nel frattempo, anche i ratti e i topi si confrontano con la realtà virtuale e sono legati a sfere o sfere rotanti, come spiega Doeller.
"La nostra grande domanda di ricerca futura, attuale ma anche a lungo termine, è che questo sistema cerebrale di navigazione non sia rilevante solo per trovare la strada da A a B in una città, ma anche per svolgere altri compiti cognitivi. Ad esempio, l'apprendimento di concetti e la costruzione di nuove conoscenze".
Il professor Doeller e il suo team vogliono scoprire in che misura altre funzioni cognitive, come il controllo delle azioni, il processo decisionale e l'acquisizione di nuove conoscenze concettuali, possano essere attribuite ai principi fondamentali della loro ipotesi di sistema di navigazione.
2,5 milioni di euro per nuovi progetti grazie al Premio Leibniz
Con l'aiuto di moderne tecniche di imaging come la risonanza magnetica funzionale (fMRI) e la magnetoencefalografia (MEG), Christian Doeller ha acquisito conoscenze cruciali sul cervello. È stato appena insignito del Premio Gottfried Wilhelm Leibniz del valore di 2,5 milioni di euro.
Grazie a questa somma impressionante, il professor Doeller può ora affrontare più facilmente le ricerche più complesse che trova particolarmente interessanti. Il ricercatore vuole studiare come il cervello elabora l'interazione sociale osservando due soggetti in un processo di apprendimento cognitivo congiunto.
"È tecnicamente molto complesso perché i due soggetti stanno risolvendo un compito interattivo. E, naturalmente, la sincronizzazione dei due scanner è complessa, perché in questo studio i due soggetti svolgono contemporaneamente il compito cognitivo in entrambi gli scanner", spiega il neuroscienziato.
L'Istituto Max Planck per le Scienze Cognitive e Cerebrali Umane sta lavorando anche a studi clinici, ad esempio sulle fasi iniziali della malattia di Alzheimer o su pazienti affetti da Long Covid. I risultati di questi studi non sono ancora stati pubblicati.