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    Le prestazioni fisiche peggiorano quando la posta in palio è altissima

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    Diversi studi condotti tra calciatori professionisti mostrano quanto gli aspetti psicologici siano influenti sulle percentuali di trasformazione dei calci di rigore in gol. Tendenzialmente i calciatori sbagliano più spesso quando la posta in palio è più alta, e cioè quando dall’esito del tiro dipende in modo più diretto un successo o un insuccesso sportivo: di solito durante gli ultimi tiri di rigore delle partite finite in parità. Altre analisi dei risultati in altri sport hanno portato a conclusioni simili.Uno studio recente di neuroscienze, basato su una serie di esperimenti sui macachi e pubblicato sulla rivista Neuron, ha fornito ulteriori dati a sostegno dell’ipotesi che l’aumento della posta in palio oltre una certa soglia influenzi negativamente le prestazioni fisiche. E ha suggerito una spiegazione neurobiologica di questo fenomeno, ipotizzando che i processi neurali coinvolti nella valutazione degli incentivi interagiscano negativamente con i processi necessari per preparare e controllare i movimenti fisici.
    Lo studio è stato condotto principalmente da un gruppo del Center for the Neural Basis of Cognition (CNBC), un ente di ricerca formato da ricercatori e ricercatrici della University of Pittsburgh e della Carnegie Mellon University, una delle università più autorevoli al mondo nel campo della biologia computazionale e delle scienze cognitive. Gli autori e le autrici dello studio hanno sottoposto ad alcuni esperimenti un gruppo di macachi rhesus, una specie di scimmie della famiglia dei Cercopitecidi. Dopo aver ricevuto un addestramento, le scimmie dovevano eseguire un compito di rapidità e precisione – spostare un cursore sullo schermo di un computer – per ottenere una ricompensa (una certa quantità di gocce di un liquido).
    Gli esperimenti erano strutturati in modo da permettere alle scimmie di conoscere in anticipo la dimensione della ricompensa prevista prima di ogni compito: poteva essere piccola, media, grande o – più di rado – sproporzionatamente grande. Per permettere al gruppo di ricerca di osservare i cambiamenti dell’attività neuronale tra un compito e l’altro, tutte le scimmie avevano degli elettrodi collegati a un microchip impiantato nel cervello, collocato nella corteccia motoria, un’area del cervello coinvolta nella gestione dei movimenti volontari del corpo.

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    Dai risultati dello studio è emerso che le prestazioni fisiche dei macachi erano influenzate dalle dimensioni note della ricompensa. Il successo era più probabile quando la ricompensa potenziale era media o grande rispetto a quando era piccola. Questa parte dei risultati è stata interpretata come una sostanziale conferma di studi precedenti, in cui ricompense maggiori accrescevano tendenzialmente le motivazioni a svolgere compiti impegnativi. Quando però la ricompensa era sproporzionatamente grande le percentuali di successo dei macachi diminuivano, confermando in parte una teoria nota nella psicologia dello sport: la cosiddetta legge di Yerkes e Dodson, dal nome dei due psicologi statunitensi che la formularono nel 1908, Robert M. Yerkes e John Dillingham Dodson.
    Secondo la legge di Yerkes e Dodson, le prestazioni umane migliorano con l’aumento dell’eccitazione fisiologica o mentale, ma solo fino a un certo punto. È una teoria da tempo utilizzata per spiegare le difficoltà sotto “pressione” in molte forme di compiti cognitivi, sensomotori e percettivi, e sintetizzata da un grafico con una curva a campana, in cui le prestazioni occupano l’asse verticale e le ricompense quello orizzontale. Lo studio pubblicato su Neuron è considerato uno dei primi a fornire prove empiriche a sostegno dell’ipotesi che il peggioramento delle prestazioni fisiche nelle circostanze in cui la posta in palio è altissima non sia un fenomeno soltanto umano.

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    L’osservazione dell’attività cerebrale dei macachi, correlata alle loro prestazioni durante gli esperimenti, ha permesso al gruppo di ricerca di rilevare una diminuzione dell’attività dei neuroni coinvolti nella «preparazione motoria» nei casi in cui la ricompensa era grandissima. Nelle neuroscienze è detta preparazione motoria l’insieme di calcoli effettuati dal cervello prima di un certo movimento per compierlo nel migliore dei modi: allineare una freccia al centro di un bersaglio prima di scagliarla, per esempio. L’ipotesi dello studio è che le informazioni sulla ricompensa interagiscano in vari modi con la formazione dei segnali di preparazione motoria, producendo un «collasso delle informazioni neurali» e un calo delle prestazioni nel caso di ricompensa insolitamente alta.
    In generale i risultati possono servire a comprendere meglio che la relazione tra le prestazioni e i comportamenti mediati da ricompense non è di tipo lineare, ha spiegato alla rivista Nature Bita Moghaddam, una neuroscienziata comportamentale della Oregon Health & Science University a Portland. «Proprio non si ottengono risultati migliori, man mano che la ricompensa aumenta», ha detto.
    Uno degli aspetti ancora da chiarire, secondo il gruppo di ricerca, è se il peggioramento delle prestazioni nei casi in cui la ricompensa è grandissima possa essere evitato. Prima serviranno però ulteriori ricerche per studiare meglio questo fenomeno negli esseri umani. Alcuni psicologi, per esempio, sostengono che un modo per ridurre il calo delle prestazioni nei casi di ricompensa molto grande sia ricevere informazioni sui risultati delle proprie prestazioni passate, per poterle analizzare nel dettaglio, ed esercitarsi in situazioni di stress, in modo da poter attivare all’occorrenza una sorta di «protocollo di atterraggio di emergenza».

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      in Scienza

      C’è una correlazione negativa tra schizofrenia e cecità?

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      Caricamento playerNel campo della neuropsichiatria è nota da anni una correlazione che genera diversi grattacapi a chi la studia, e di solito curiosità e stupore tra i non addetti: nessuna persona cieca dalla nascita ha mai ricevuto una diagnosi di schizofrenia, che sia noto.
      Si tratterebbe di una correlazione negativa, perché alla presenza di una condizione corrisponde l’assenza dell’altra, ma è una scoperta che per essere confermata richiede ulteriori studi, secondo i ricercatori e le ricercatrici che se ne sono occupati negli anni. Le diverse ipotesi formulate per provare comunque a spiegarla, secondo loro, possono servire a comprendere meglio e da una prospettiva insolita una condizione patologica, la schizofrenia, che secondo l’OMS nel 2022 interessava circa 24 milioni di persone nel mondo (lo 0,32 per cento della popolazione mondiale).
      Lo studio più esteso sulla correlazione tra cecità congenita e schizofrenia, pubblicato nel 2018 sulla rivista Schizophrenia Research, fu condotto da un gruppo di ricerca della University of Western Australia. Prese in considerazione i dati di tutta la popolazione di 467.945 persone nate nell’Australia Occidentale tra il 1980 e il 2001, e scoprì che tra quelle che avevano sviluppato la schizofrenia nel corso della vita – 1.870 individui, lo 0,4 per cento del campione – nessuna era cieca dalla nascita o da poco dopo. Cercarono cioè in quel sottogruppo, ma senza trovarne, individui affetti da cecità corticale congenita o precoce, un deficit visivo dovuto a lesioni vascolari, traumatiche o tumorali delle aree visive primarie della corteccia cerebrale.
      La schizofrenia è una delle forme più comuni di psicosi (disturbi caratterizzati da un’alterazione dell’equilibrio psichico della persona), e determina una perdita del contatto con la realtà, spesso con deliri e allucinazioni uditive e visive. Sebbene sia una delle condizioni più studiate in assoluto nella psichiatria, non è noto da quali precisi fattori organici sia causata. La ricerca australiana pubblicata nel 2018 mostrò che le persone cieche dalla nascita o da subito dopo non avevano mai sviluppato né la schizofrenia né qualunque altra forma di psicosi, come la paranoia o il disturbo bipolare.
      La stessa correlazione fu oggetto di ricerche meno estese ma più concentrate sugli aspetti genetici, come nel caso di uno studio del 2022 condotto su una famiglia formata da 13 sorelle e fratelli. Tre di loro avevano ricevuto una diagnosi di schizofrenia e altri tre erano ciechi dalla nascita, ma non c’era alcuna sovrapposizione tra i due gruppi. I ricercatori ipotizzarono che nei fratelli non vedenti la cecità congenita avesse avuto un ruolo nell’inibizione dei processi alla base dell’insorgenza della schizofrenia.
      Uno studio del 2023 condotto sui topi però indebolì in parte questa ipotesi scoprendo che la cecità congenita non proteggeva gli individui da forme di schizofrenia indotta (si utilizza una neurotossina nota per la capacità di riprodurre negli animali alcuni tipi di malattie neurologiche, con l’obiettivo di cercare possibili terapie).

      – Leggi anche: Cambiare nome alla schizofrenia può aiutare a superare lo stigma?

      L’epidemiologa psichiatrica Vera Morgan, a capo del gruppo di ricerca dello studio uscito nel 2018, disse che l’ipotesi più probabile di spiegazione dell’incompatibilità apparente tra schizofrenia e cecità corticale congenita o precoce era un «effetto protettivo» probabilmente determinato da «una sorta di riorganizzazione corticale compensatoria nel cervello», come reazione alla cecità. Altre ricerche, tra cui una pubblicata nel 2020 sulla rivista Schizophrenia Bulletin, hanno però suggerito di prendere con le molle i risultati dello studio australiano e che dimostrare una correlazione negativa tra due condizioni rare è molto impegnativo e richiede campioni di grandi dimensioni.
      I ricercatori e le ricercatrici che considerano la correlazione statisticamente fondata, tra cui Morgan, ipotizzano che ci sia nella cecità congenita qualcosa che protegge le persone dall’insorgenza della schizofrenia. È un’idea che, se confermata da future ricerche, potrebbe avere implicazioni significative nello sviluppo di nuovi approcci terapeutici. Capire cosa provochi l’effetto protettivo e riuscire poi a riprodurlo in laboratorio, come tentato senza successo nello studio sui topi, potrebbe permettere di trovare un modo di intervenire in fasi precoci di manifestazione della schizofrenia per minimizzarne o prevenirne i sintomi.

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      Una delle ipotesi prese in considerazione nella ricerca neuroscientifica sulla schizofrenia è che particolari deficit relativi alla memoria, all’elaborazione sensoriale, all’apprendimento, al linguaggio e all’attenzione possano avere un ruolo nell’insorgenza delle psicosi in generale. Secondo questa ipotesi le persone con cecità congenita o precoce potrebbero invece essere interessate da processi neuroevolutivi che le portano a sviluppare di più proprio l’elaborazione uditiva, l’attenzione, l’olfatto, la memoria e altre facoltà che tendono a essere carenti nella schizofrenia.
      Alcune persone con schizofrenia mostrano difficoltà a elaborare sia il tono che la provenienza dei suoni, per esempio. In particolare il deficit nella localizzazione, benché meno studiato rispetto a quello della percezione di altre caratteristiche uditive di base, può rendere difficile per quelle persone accorgersi che il suono della loro voce proviene da loro stesse: condizione che può favorire la comparsa di allucinazioni.

      – Leggi anche: Il criticato articolo del New York Times sulle cure alternative per le psicosi

      Esiste inoltre un’associazione molto studiata tra le psicosi e vari problemi relativi alla vista, inclusi movimenti oculari insoliti e frequenze di ammiccamento anormali: problemi che in alcuni casi possono essere predittivi di una diagnosi di schizofrenia, se scoperti prima che l’individuo manifesti sintomi di psicosi. L’interpretazione prevalente di questa associazione è che la vista possa avere un ruolo fondamentale sia nella costruzione del nostro modello di mondo, sia quando questo processo in qualche modo va storto.
      I ricercatori che se ne sono occupati ipotizzano che le anomalie nella vista associate alla schizofrenia portino il cervello a ricevere segnali confusi sul mondo, rendendo necessario fare più previsioni per attribuire senso a tutto. A causa dei deficit è possibile che le persone finiscano però per trarre conclusioni sbagliate sulla base delle molte previsioni elaborate dal cervello, non riuscendo a cogliere le incoerenze tra ciò che sanno essere vero sulla base di esperienze passate e ciò che succede nel presente sulla base delle informazioni sensoriali che ricevono. Questa condizione sarebbe alla base delle allucinazioni, che secondo alcuni studi possono tra l’altro essere sperimentate anche da persone senza psicosi, se bendate per pochi giorni.
      La cecità congenita o precoce, secondo questa ipotesi, porterebbe invece il cervello ad attribuire senso a tutte le informazioni sensoriali che riceve evitando il rischio di interpretazioni sbagliate associate a segnali visivi confusi o contraddittori, anche se l’esatto meccanismo di “protezione” da questo rischio non è chiaro. LEGGI TUTTO

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      in Scienza

      Come si comporta il cervello nei momenti da ricordare

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      Diverse ricerche di neuroscienze pubblicate negli ultimi decenni hanno permesso di scoprire che la conversione delle esperienze quotidiane in ricordi permanenti avviene per una sua parte significativa quando dormiamo. Il sonno agisce sul cervello come una specie di pulizia della memoria, utile a stabilire quali pensieri trattenere e quali scartare. Se una selezione del genere non fosse normale, in una certa misura, ricorderemmo qualsiasi cosa: come il protagonista del racconto Funes el memorioso, dello scrittore argentino Jorge Luis Borges.Un importante studio pubblicato a marzo sulla rivista Science e seguito da altri studi sullo stesso argomento ha descritto un processo neurofisiologico osservato nei topi, che potrebbe spiegare come il cervello dei mammiferi riconosce, tra le molte attività quotidiane, quelle che diventeranno ricordi a lungo termine. Le “contrassegna” con improvvise e potenti onde cerebrali ad alta frequenza, che vengono poi attivate in momenti successivi di riposo e durante il sonno. Lo studio è stato condotto da un gruppo di ricerca della New York University, guidato dall’influente neuroscienziato ungherese György Buzsáki, che si occupa da oltre trent’anni di studi sull’ippocampo, una delle aree del cervello responsabili della memoria.
      Le onde cerebrali sono oscillazioni di vario tipo prodotte dall’attività elettrica del tessuto nervoso nel sistema nervoso centrale, di solito rappresentate attraverso tracciati ottenuti tramite l’elettroencefalogramma poligrafico, che possono anche essere convertite in suoni (e persino in composizioni). Il tipo particolare di attività cerebrale studiato da Buzsáki e da altri è detto «increspature delle onde acute» (sharp wave ripples, SWR), secondo una definizione data alla fine degli anni Settanta dal neuroscienziato inglese e premio Nobel John O’Keefe, che le aveva osservate mentre studiava la memoria spaziale dei ratti.
      Le increspature delle onde acute sono generate dall’attivazione di molte migliaia di neuroni con una frequenza di pochi millisecondi: si verificano principalmente durante il sonno, ma anche in stato di veglia, quando il cervello riposa tra un’attività e un’altra. Che fossero coinvolte nel consolidamento e nella conservazione dei ricordi era noto da precedenti studi del gruppo di Buzsáki e di altri gruppi. Quello pubblicato a marzo su Science è però il primo studio a suggerire che queste specifiche oscillazioni siano coinvolte anche nel processo di selezione delle esperienze da fissare nella memoria a lungo termine.

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      Per condurre lo studio il gruppo di ricerca guidato da Buzsáki ha impiantato degli elettrodi nell’ippocampo di un gruppo di topi in laboratorio, in modo da registrare le loro onde cerebrali mentre completavano una serie di percorsi in un labirinto, intervallati da pause indotte nella loro attività esplorativa (uno zuccherino diluito in una soluzione). Di ciascun individuo hanno registrato l’attività cerebrale di diverse centinaia di neuroni simultaneamente. Sebbene le increspature delle onde acute dell’ippocampo siano uno degli eventi cerebrali più simultanei in assoluto tra quelli osservati nel cervello dei mammiferi, i neuroni che le generano non si attivano tutti nello stesso momento ma in sequenza.
      Per provare a capire il funzionamento di queste particolari oscillazioni è utile immaginare «una melodia al pianoforte», ha detto a Quanta Magazine Daniel Bendor, un neuroscienziato della University College London non coinvolto nello studio del gruppo di Buzsáki. Una sequenza specifica di neuroni si attiva per registrare un’esperienza, più o meno come un pianista batte i tasti della tastiera in un certo ordine. Poi, durante il sonno, il cervello ripete quella sequenza ma più velocemente, centinaia o migliaia di volte. E le increspature delle onde acute si propagano dall’ippocampo, che è una specie di stazione di passaggio per i ricordi episodici di particolari esperienze, verso la corteccia, che è coinvolta nella memoria a lungo termine.

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      Il gruppo di ricerca guidato da Buzsáki ha scoperto che ogni sequenza, cioè ogni ordine specifico di attivazione dei neuroni, «codificava» una particolare sezione del labirinto attraversata dai topi. E ha scoperto che i neuroni si attivavano poi secondo la stessa sequenza ma a velocità maggiore in momenti in cui i topi riposavano tra un’attività e un’altra, e mentre dormivano.
      I percorsi compiuti dai topi nel labirinto e subito seguiti da 5-20 increspature delle onde acute, durante la momentanea inattività indotta, erano quelli che venivano riprodotti di più anche durante il sonno, attraverso serie di 2-4mila increspature. Il giorno successivo i topi mostravano di ricordare di più le sezioni di labirinto associati alle increspature, mentre i percorsi seguiti da pochissime o nessuna increspatura – sia durante le pause momentanee che durante il sonno – non erano diventati ricordi duraturi.
      Il nuovo studio ha prima di tutto confermato un modello noto da tempo: gli esseri umani e gli altri mammiferi fanno esperienza dell’ambiente per alcuni istanti, poi si fermano, poi riprendono l’esplorazione, poi si fermano ancora, e così via. Dopo aver prestato attenzione a qualcosa, scrivono gli autori e le autrici dello studio, il cervello passa spesso a una modalità di provvisoria rivalutazione «inattiva», sia durante il giorno che nel sonno, in modo da rafforzare le connessioni tra le cellule coinvolte nel processo di memorizzazione.

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      Lo studio più recente di Buzsáki e dei suoi colleghi è il primo loro studio a mostrare increspature delle onde acute nella fase di esplorazione attiva, suggerendo l’ipotesi che siano parte di un meccanismo innato e inconscio di «etichettatura» delle esperienze con schemi neuronali che si attivano poi in un secondo momento. «Molte parti della nostra esperienza di veglia vengono ritagliate e legate insieme ad altre esperienze utilizzando questo schema nell’ippocampo», ha detto Buzsáki a Discover Magazine.
      È come se il cervello avesse due diverse modalità: una di acquisizione e una di archiviazione. Non è del tutto a riposo quando siamo inattivi, perché rielabora ciò che è stato «contrassegnato» durante l’attività. «Le increspature delle onde acute si verificano quando non siamo attenti, ma sono importanti quanto lo è la modalità attiva», ha detto Buzsáki. Ed è questa la ragione per cui le pause sono necessarie per il funzionamento del cervello e della memoria, come mostrano da tempo diversi studi, anche molto recenti, sugli effetti della privazione del sonno su vari processi neurofisiologici e sui comportamenti.
      Non è chiaro come né perché questo sistema si sia evoluto nei mammiferi, ha detto la ricercatrice Wannan Yang, coautrice dello studio, in un comunicato stampa diffuso dal centro ospedaliero universitario della New York University. «Future ricerche potrebbero tuttavia mostrare che dispositivi o terapie in grado di regolare le increspature delle onde acute possono migliorare la memoria o addirittura ridurre il ricordo di eventi traumatici», ha aggiunto Yang. Interrompere le increspature potrebbe diventare, per esempio, parte di un trattamento per condizioni come il disturbo da stress post-traumatico (PTSD), in cui le persone ricordano determinate esperienze in modo troppo vivido.

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      Lo studio pubblicato a marzo su Science ha fornito informazioni rilevanti sugli schemi di attivazione neuronale attraverso cui il cervello, non soltanto durante il sonno ma anche durante le pause, rafforza il ricordo di determinate esperienze. Lascia tuttavia inevasa la domanda sul perché alcune esperienze siano conservate e altre no. A volte le esperienze che ricordiamo sembrano del tutto casuali o irrilevanti, e comunque diverse da ciò che selezioneremmo se potessimo scegliere, perché è come se il cervello stabilisse priorità diverse, ha detto a Quanta Magazine Loren Frank, neuroscienziato della University of California.
      Dal momento che le esperienze nuove e quelle di grande impatto emotivo tendono a essere ricordate meglio, secondo Frank è possibile che siano le oscillazioni interne dei livelli di determinati neuromodulatori e neurotrasmettitori, come la dopamina o l’adrenalina, a influenzare i neuroni responsabili della selezione delle esperienze da ricordare. LEGGI TUTTO