Quando dormiamo il nostro cervello può anticipare le azioni future: la scoperta di uno studio sui neuroni

"Dormici su". Quante volte, tormentati da un problema a cui non riuscivamo a trovare una soluzione, ce lo siamo sentiti dire, come se durante il sonno il cervello continuasse a pensare a cosa fare. Ora sappiamo che non si tratta solo di un modo di dire, ma che ci sono motivi scientifici per crederlo.

Un nuovo studio, appena pubblicato sulla rivista specialistica Nature, ha analizzato il funzionamento dei neuroni dell'ippocampo responsabili dell'orientamento spaziale nei topi e ha trovato prove rilevanti che dimostrerebbero come durante il sonno il cervello non si limiti a fissare le esperienze passate in ricordi, ma sia anche in grado di anticipare quelle future.

Il ruolo dei neuroni nella rielaborazione degli spazi

I ricercatori dell'Università del Michigan e della Rice University si sono concentrati su un particolare tipo di neuroni, quelli coinvolti nel processo attraverso cui il cervello fissa e rielabora le informazioni spaziali creando la nostra rappresentazione dei luoghi in cui ci muoviamo.

Per farlo hanno studiato il cervello di alcuni topi di laboratorio messi in un labirinto e li hanno addestrati a muoversi al suo interno dando loro una ricompensa una volta arrivati alle due estremità. In questo modo hanno potuto osservare il funzionamento dei neuroni prima, durante e dopo essere stati messi nel labirinto. Lo hanno fatto studiando un certo tipo di onde cerebrali che si attivano quando il cervello deve consolidare un ricordo.

Da queste osservazioni hanno visto che questi neuroni non solo rispondono agli stimoli visivi, ma "stabilizzano rappresentazioni spaziali anche durante il sonno", ha spiegato Caleb Kemere, docente di Neuroscienze della Rice University. D'altronde, già diversi studi hanno dimostrato come un il sonno abbia un ruolo fondamentale nel funzionamento della memoria e dell'apprendimento. Ad esempio, una ricerca recente ha dimostrato che le prestazioni cognitive possono variare in base all'orario in cui si va a dormire.

Come i neuroni anticipano il futuro

Fin qui, per quanto interessante, la ricerca si limitava a confermare con nuove prove la capacità del cervello di fissare nel sonno la rappresentazione di un nuovo luogo appena visto. Tuttavia, i ricercatori volevano provare ad andare oltre e scoprire perché spesso capita di avere la soluzione a un problema proprio dopo aver dormito.

Per farlo hanno studiato i neuroni specializzati nella sintonizzazione spaziale nei topi non solo durante, ma anche mentre dormivano subito dopo essere stati all'interno del laboratorio. Attraverso un modello di apprendimento automatico hanno messo in relazione ciascun neuroni con gli altri in modo tale da stimare il percorso nel labirinto sognato dai topi.

Una volta svegli, i topi sono stati messi di nuovo nel labirinto: i loro movimenti mostravano dei cambiamenti rispetto all'ultima volta in cui erano stati messi nel labirinto. Secondo i ricercatori questi cambiamenti "riflettevano qualcosa che è stato appreso mentre gli animali dormivano". In sostanza, "è come se la seconda esperienza nello spazio fosse avvenuta mentre gli animali dormivano".

I neuroni anticipano l'esperienza spaziale durante il sonno

Secondo gli autori, questo studio offre una prova del fatto che la neuroplasticità, ovvero la capacità dei neuroni di rielaborare la rappresentazione dello spazio, avviene anche durante il sonno, mentre finora la ricerca in questo ambito si era concentrata soprattutto su ciò che accade da svegli.

Anche in assenza di stimoli visivi, infatti, questi neuroni lavorano alla sintonizzazione spaziale anticipando almeno in parte le azioni future una volta collocati di nuovo all'interno dello stesso spazio.