Il ricercatore Moritz Wurm (Cimec) ©UniTrento ph. Federico Nardelli

Ricerca

Interpretare il mondo per costruire il futuro

In che modo il cervello disegna la rappresentazione della realtà dinamica. Lo studio di Moritz Wurm sarà finanziato dal Fis

11 giugno 2024
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Paola Siano
Ufficio Stampa e Relazioni esterne

Cosa accade nella nostra mente quando vediamo arrivare verso di noi una palla? Quali connessioni si attivano nella testa per reagire in modo tempestivo? Il cervello deve stimare dove si troverà il pallone nei momenti successivi, in base al movimento di lancio e alla sua traiettoria, per calcolare i comandi motori appropriati per afferrarlo in tempo. Per essere sincronizzati con l’ambiente e le persone che ci circondano. Cercare di dare una risposta a queste domande è lo scopo delle neuroscienze cognitive. Lo studio di Moritz Wurm, ricercatore al Centro interdipartimentale Mente/Cervello (Cimec) dell’Università di Trento, vuole utilizzare un metodo innovativo per cercare di dare risposta a queste domande.

Finora quello che sappiamo a livello teorico sulle funzioni cerebrali proviene da studi che utilizzano stimoli sensoriali controllati, come le immagini ferme su uno schermo. L’approccio più diffuso per studiare le rappresentazioni neurali in risposta a stimoli statici è quello dell'analisi di similarità rappresentazionale (Rsa). Negli ultimi anni le osservazioni vengono condotte anche con l’ausilio di un’apparecchiatura specifica come la magnetoencefalografia (MEG). Uno strumento non invasivo che consente di registrare l’attività del cervello in funzione con una precisione temporale elevata, che arriva fino al millisecondo (un millesimo di secondo).
Ma il mondo è tutt’altro che immobile, è un moto continuo. E l’essere umano vive di interazioni sociali. Di conseguenza il nostro cervello riceve costantemente input che attivano una interpretazione della realtà e, a seguire, una reazione.
La rappresentazione degli eventi dinamici, in particolare il modo in cui le raffigurazioni cambiano durante ogni punto temporale di un evento, rimane inesplorata. Almeno fino a oggi.
Moritz Wurm è il coordinatore del progetto “Dynamo”. L’obiettivo è isolare e caratterizzare le rappresentazioni dinamiche degli eventi incorso di svolgimento a vari livelli della gerarchia di elaborazione. E chiarire come il cervello costruisce una rappresentazione del mondo in evoluzione.
Insieme al suo gruppo di studio, Wurm applicherà un metodo nuovo, definito “analisi di similarità della rappresentazione dinamica” (dRsa). La sua innovazione consiste nell'utilizzare modelli temporalmente variabili che catturano ogni singolo attimo dell'evento in corso, per determinare la tempistica delle riproduzioni neurali relative all’azione.
Questo sistema consente di chiarire come vengono rappresentati gli eventi dinamici su piani diversi nel cervello degli individui. In base a un prima, un durante e un dopo
«A livello neurale – spiega il ricercatore – nella nostra testa costruiamo più modelli e di diversi livelli. Da quello di base a quello concettuale, a quello semantico. Passando da quello che vediamo direttamente sulla retina a quello cognitivo. Quest’ultimo livello richiede più tempo per la sua elaborazione. Un tempo finora sconosciuto. Il nostro approccio – prosegue Wurm – intende testare le rappresentazioni ritardate e predittive a uno stimolo. Attraverso una comparazione dei modelli costruiti con i segnali neurali registrati con la magnetoencefalografia riusciamo ad avere una risoluzione temporale molto precisa. In questo modo – conclude – possiamo vedere quando avviene una rappresentazione del mondo futuro e la reazione in un arco temporale velocissimo, di millisecondi».
Questo metodo permette di capire come il cervello costruisce un modello dinamico della realtà che ci circonda, il che può anche aiutare a comprendere meglio disturbi mentali che si pensa siano dovuti a un disordine dei meccanismi predittivi, come l'autismo.
Lo studio ha ottenuto il finanziamento dal Fondo Italiano per la Scienza (Fis) del Ministero dell'Università e Ricerca.
Il Fis sostiene lo sviluppo delle attività di ricerca fondamentale condotte da studiosi e studiose emergenti e affermati in tre macro-settori: scienze sociali e umanistiche; matematica, scienze fisiche, informazione e comunicazione, ingegneria, scienze della terra e dell'universo; scienze della vita.
La selezione avviene attraverso procedure competitive. Il progetto di Moritz Wurm è stato scelto tra quasi duemila proposte scientifiche presentate.  Quarantasette, in tutta Italia, quelle che hanno avuto accesso al sostegno economico.
La ricerca potrà avere un impatto su diversi campi delle neuroscienze. E, in prospettiva, dare un contributo all’acquisizione di nuove conoscenze sui disturbi comportamentali.
Sono due i finanziamenti Fis ottenuti dall’Università di Trento. A ottenere il contributo, oltre a Moritz Wurm nella categoria Starting grant, anche Anna Cereseto (Dipartimento Cibio) per la categoria Advanced grant.