Ci sono poche parti del corpo più “scientifiche” del cervello e, nel cervello, la parte più “scientifica”, quella che è più sviluppata negli uomini (piuttosto che negli altri meno scientifici mammiferi), è certamente la corteccia. Visto che, almeno nella nostra cultura, scienza e visione sono strettamente collegate (diciamo di conoscere una cosa solo se siamo in grado di osservarla e di farla vedere ai nostri pari), una delle parti più “scientifiche” della corteccia è senz’altro l’area coinvolta nei processi della visione. Sicuramente, è l’area più studiata. In questo senso, farsi un’idea o addirittura un’immagine del modo stesso in cui la corteccia risponde alla visione di un’immagine costituirebbe un vertiginoso traguardo della conoscenza. Ma, nonostante i recenti sviluppi delle tecniche di neuroimaging, assistere in diretta a quello che avviene nel nostro cervello quando ci formiamo un’immagine di ciò che sta davanti ai nostri occhi appare ancora un sogno di assai ardua realizzazione, soprattutto per la complessità strutturale del tessuto cerebrale: ciò che vi avviene a livello di singole cellule interagisce significativamente con ciò che accade tutt’intorno in scale di tempo e di spazio via via molto maggiori. Ma, mentre ciò che avviene a livello di alcune singole cellule può essere seguito con grande precisione, quello che avviene globalmente può essere osservato solo con risoluzioni decisamente più basse. Inoltre, le risoluzioni spaziali e temporali delle tecniche che permettono di osservare la corteccia a livello macroscopico sono spesso in concorrenza l’una con l’altra: se è alta la risoluzione temporale (come accade con l’EEG), si abbassa quella spaziale. Se si aumenta la risoluzione spaziale (come avviene con la MRI), diminuisce quella temporale, cioé non è più possibile avere una immagine che rappresenti compiutamente ciò che avviene in corteccia nel preciso istante in cui il soggetto svolge il suo compito.

Nei numeri di giugno e settembre 2002, abbiamo parlato della risonanza magnetica per immagini (MRI) e della sua recente evoluzione funzionale (fMRI), accennando già al problema della risoluzione di queste tecniche di imaging. Questi limiti non dipendono tanto dalla lentezza dei tempi di acquisizione della MRI (recentemente si è in grado di acquisire in poche decine di millisecondi), quanto dal fatto che quelle che vengono visualizzate con la risonanza magnetica sono le variazioni emodinamiche e metaboliche (flusso ematico, consumo di ossigeno) che si accompagnano all’attività neuronale. La risoluzione spaziale è compromessa dal fatto che la concentrazione di ossigeno nel sangue che irrora i tessuti corticali varia non solo nelle arteriole ma anche nelle vene di deflusso: pertanto, le variazioni di segnale non sono limitate al parenchima cerebrale, sede dell’attivazione, ma si ritrovano anche a distanza. Ma le difficoltà di avere una immagine funzionale del cervello non finiscono qui. Infatti, se questo e altri problemi connessi con la risoluzione spaziale possono essere risolti correggendo i parametri di acquisizione dei dati in modo da filtrare solo il segnale proveniente dai capillari che irrorano i neuroni, esistono dei problemi che appaiono di molto più difficile soluzione, perché riguardano la connessione temporale tra la variazione di flusso ematico e l’attivazione neuronale. Con la fMRI e con altre tecniche di neuroimaging sono stati infatti segnalati dei pattern temporali della variazione (positiva e negativa) del flusso ematico che manifestano un ritardo rispetto all’attivazione della corteccia occipitale che segue la stimolazione della retina. Le immagini che presentiamo in questo numero sono appunto la visualizzazione della latenza del segnale rilevabile con la fMRI, rispetto ai tempi in cui è stato inviato lo stimolo visivo. Immagini che al non specialista danno se non altro un’idea abbastanza chiara di quanto ancora rimanga da decifrare della rapida danza dei vasi sanguigni che accompagna, durante le nostre percezioni, la danza ancora più rapida e misteriosa dei neuroni della corteccia.

Sopra, mappe della distribuzione della latenza di risposta della corteccia occipitale visiva, per stimoli di differente ampiezza. I gradi e le scacchiere posti al di sopra delle tre mappe a falsi colori indicano le diverse eccentricità degli stimoli visivi. Le due scale cromatiche evidenziano i ritardi delle variazioni positive (giallo-rosso) e negative (blu-verde). Le due ricostruzioni della struttura tridimensionale del cervello aiutano a riconoscere i solchi e i giri della zona esaminata. L’immagine è tratta da Z. Saad et al. Human Brain Mapping 2001; 13:74-93.
Sotto, rappresentazione assiale e ricostruzione 3D dei dati di un esperimento realizzato presso il laboratorio di Peter Bandettini, National Institute of Health, USA, da Marta Maieron, del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biomediche dell’Università di Udine. Il soggetto ascoltava un suono e guardava una scacchiera che veniva presentata dopo lo stimolo acustico. Come previsto, le zone della corteccia uditiva presentano un ritardo molto inferiore rispetto a quelle della corteccia visiva.

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