Lo studio di un gruppo di ricercatori americani ha approfondito il modo in cui il cervello produce illusioni ottiche. Analizzando particolari cellule nervose e i circuiti cerebrali della vista, gli scienziati hanno individuato i meccanismi che spingono la mente a “vedere” forme e contorni che in realtà non esistono. La ricerca, pubblicata su Nature Neuroscience, offre spunti per comprendere anche alcuni disturbi neurologici come la schizofrenia.
Come il cervello interpreta stimoli visivi e costruisce illusioni
Il cervello non si limita a ricevere passivamente le immagini dagli occhi, ma elabora e costruisce attivamente ciò che vediamo. Il processo di percezione coinvolge un sistema complesso, formato da miliardi di neuroni interconnessi attraverso migliaia di sinapsi. I ricercatori dell’università di California Berkeley e dell’Allen Institute hanno utilizzato tecniche avanzate come i laser per studiare quali cellule del cervello intervengono nella formazione delle illusioni ottiche, in particolare l’illusione dei contorni.
Il meccanismo riguarda la capacità del cervello di completare schemi visivi anche quando l’immagine reale è parziale o incompleta. Gli scienziati hanno riconosciuto un gruppo di neuroni, chiamati “IC-encoder“, che partecipano a questo processo. Questi neuroni svolgono un ruolo chiave nel completamento delle immagini, permettendo al cervello di percepire figure o bordi inesistenti sulla base di stimoli visivi parziali.
L’attività di questi neuroni prima si attiva nelle aree visive superiori del cervello, che inviano segnali alla corteccia visiva primaria dove risiedono gli IC-encoder. La corteccia visiva riceve questi “ordini” e produce una rappresentazione visiva che va oltre l’input sensoriale diretto. Così, ad esempio, un’immagine composta da quattro figure simili al famoso personaggio di Pac-Man distribuite ai quattro angoli, viene interpretata dal cervello come un quadrato bianco che non esiste realmente tra le figure.
Esperimenti su modelli animali dimostrano il circuito alla base delle illusioni ottiche
Per scoprire come si formano le illusioni, il team ha studiato i modelli di attività elettrica cerebrale di topi esposti a immagini illusorie. I ricercatori hanno illuminato con fasci laser i neuroni IC-encoder anche senza presentare immagini, provocando nello stesso modo l’attivazione tipica dell’illusione. L’esperimento ha confermato che questi neuroni guidano il completamento della percezione illusoria.
Questa capacità di attivare artificialmente i meccanismi visivi dell’illusione apre nuove prospettive per comprendere come il cervello elabora gli stimoli visivi. Lo studio sottolinea la natura attiva della percezione visiva, in cui la mente genera rappresentazioni e immagini che non corrispondono esattamente ai dati sensoriali.
Le attrezzature usate per queste indagini sono state messe a disposizione anche da programmi come OpenScope dell’Allen Institute, che permette a ricercatori esterni di avvalersi di strumenti elettrofisiologici di precisione. Grazie a sei diverse sonde impiantate in vari punti del cervello, gli scienziati hanno potuto osservare in tempo reale i circuiti di feedback visivo con una risoluzione di millisecondi.
Rilevanza dello studio per le malattie neurologiche e psichiatriche
Lo studio non è solo un avanzamento nella comprensione dei meccanismi visivi, ma può avere importanti ripercussioni nello studio di malattie in cui la percezione è alterata. La schizofrenia è un esempio in cui anomalie nell’attività cerebrale portano alla comparsa casuale di oggetti o immagini che non hanno fondamento nella realtà esterna.
Jerome Lecoq, ricercatore dell’Allen Institute, spiega che identificare quali cellule e strati cerebrali partecipano a queste rappresentazioni fornisce un passo essenziale per sviluppare terapie mirate. Capire il circuito dei neuroni IC-encoder e il modo in cui si integra con le altre aree visive può aiutare a scoprire le radici neurobiologiche di tali disturbi.
Il programma OpenScope ha consentito inoltre di sfruttare tecniche elettrofisiologiche avanzate per mappare come le diverse aree del cervello comunicano durante la formazione delle illusioni. Il risultato è un quadro più preciso dei circuiti neurali coinvolti, che in futuro potrebbe essere utile per riconoscere e intervenire sui meccanismi patologici.
Una nuova visione sulle dinamiche della percezione visiva
La ricerca cambia profondamente il modo in cui si deve guardare alla vista e alla percezione. Più che un semplice sistema di registrazione delle immagini, il cervello si configura come un elaboratore attivo che interpreta e costruisce la realtà visiva partendo da dati grezzi e informazioni immagazzinate in esperienze precedenti.
La percezione, sostengono i ricercatori, non è un’immagine fissa e oggettiva del mondo esterno, ma una scena costruita sulla base di calcoli complessi e ritorni di informazioni tra le diverse aree cerebrali. Questa dinamica consente in effetti un’ampia variabilità e plasticità nella rappresentazione visiva e in potenziale manipolazione.
Questa scoperta apre nuovi temi per la ricerca futura, che dovrà esplorare fino a dove si estendono questi circuiti attivi e in che modo possono essere influenzati sia in condizioni normali che patologiche. Gli studi contribuiscono a spostare il confine tra ciò che percepiamo e ciò che effettivamente esiste al di fuori di noi.
