Gli scienziati hanno identificato un gruppo di neuroni situati in un’antica regione del cervello che svolge un ruolo chiave nell’aiutare gli animali a concentrarsi. Queste cellule sembrano migliorare l’attenzione filtrando le distrazioni e indirizzando il cervello verso le informazioni più importanti.
La scoperta, effettuata sui topi dai ricercatori della Johns Hopkins University, indica l’esistenza di un sistema cerebrale condiviso da tutti i vertebrati, compresi gli esseri umani. I risultati potrebbero in futuro aiutare i ricercatori a sviluppare trattamenti più precisi per i disturbi dell’attenzione.
“Una caratteristica distintiva dell’ADHD è che anche i più deboli elementi di distrazione distolgono l’attenzione, ed è esattamente ciò che osserviamo quando questi neuroni vengono silenziati”, ha affermato l’autore senior Shreesh Mysore, un neuroscienziato che studia i circuiti neurali legati al comportamento. “Ma il giorno successivo, quando i neuroni vengono riattivati, lo stesso animale è di nuovo in grado di ignorare gli elementi di distrazione, anche quelli molto forti.”
Lo studio, finanziato dal governo federale, è stato recentemente pubblicato su Nature Communications e selezionato come articolo di rilievo editoriale.
Antica regione del cervello collegata all’attenzione
Gli esseri umani e gli altri animali filtrano costantemente informazioni contrastanti, concentrandosi su ciò che conta di più e ignorando i segnali meno importanti. Questa capacità, nota come attenzione spaziale selettiva, permette alle persone di seguire una conversazione in una stanza rumorosa o di individuare un amico in un luogo affollato. Le difficoltà in questo processo sono associate a condizioni come l’autismo e il disturbo da deficit di attenzione/iperattività (ADHD).
Per molti anni, gli scienziati hanno creduto che l’attenzione fosse controllata principalmente dalla corteccia prefrontale, una regione del cervello particolarmente sviluppata negli esseri umani e negli altri primati. Tuttavia, questa spiegazione lascia irrisolta una questione importante. Molti animali, infatti, sono in grado di concentrare la propria attenzione anche in assenza di una corteccia prefrontale altamente sviluppata.
“Se torniamo indietro nell’evoluzione, scopriamo che per centinaia di milioni di anni gli uccelli e i pesci hanno posseduto questa capacità. E in genere non hanno una corteccia prefrontale altamente sviluppata, quindi come fa il cervello a risolvere questo problema?”, ha affermato l’autore principale Ninad Kothari, ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Scienze Psicologiche e del Cervello dell’università. “Siamo stati in grado di identificare una regione evolutivamente antica nel tronco encefalico che conferisce questa capacità.”
I neuroni del tronco encefalico agiscono come un filtro di messa a fuoco
I ricercatori hanno scoperto che l’attenzione nei topi è regolata anche da una rete di neuroni inibitori situati nel tronco encefalico. Questi neuroni sono presenti in tutte le specie di vertebrati, inclusi uccelli e pesci. La decisione di studiare queste cellule nei topi è nata da precedenti lavori di Mysore e di altri ricercatori che studiavano uccelli, rane e tartarughe.
Per testare il ruolo dei neuroni, il team ha ideato un compito di attenzione simile a quelli utilizzati negli studi sugli esseri umani. I topi osservavano degli stimoli visivi su uno schermo e venivano ricompensati quando rispondevano correttamente alle informazioni visualizzate direttamente di fronte a loro, ignorando gli stimoli distraenti che apparivano lateralmente.
I topi hanno eseguito il compito con successo finché i ricercatori non hanno disattivato temporaneamente i neuroni del tronco encefalico.
“Quando disattiviamo questi neuroni, i topi diventano estremamente distraibili”, ha affermato Kothari.
La distrazione aumenta quando i neuroni vengono disattivati.
Gli scienziati hanno condotto ulteriori test per determinare se i topi non riuscissero a svolgere le loro mansioni a causa di problemi alla vista o difficoltà motorie. Tali possibilità sono state escluse.
Gli esperimenti hanno invece dimostrato che gli animali avevano perso specificamente la capacità di valutare le informazioni contrastanti e di concentrarsi sul segnale più rilevante.
“L’unica cosa compromessa era la loro capacità di prendere le informazioni contrastanti, confrontarle e prestare attenzione alla parte del cervello che conteneva le informazioni più importanti”, ha affermato Mysore. “Questa parte del cervello è come un motore di selezione dell’attenzione. Aiuta a risolvere la domanda: ‘Qual è l’informazione più importante a cui dovrei prestare attenzione in questo momento?'”
Possibili implicazioni per l’ADHD e l’autismo
I ricercatori ora vogliono comprendere meglio in che modo questi neuroni influenzano l’attenzione spaziale nelle diverse specie di vertebrati e se svolgono una funzione simile anche negli esseri umani.
“Tutte le prove finora raccolte suggeriscono che questi neuroni esistano anche negli esseri umani”, ha affermato Mysore. “Ma sono responsabili dell’attenzione spaziale selettiva negli esseri umani? Un’ipotesi interessante è che svolgano un ruolo cruciale.”
Studi futuri potrebbero esaminare l’attività di questi neuroni in persone con ADHD e autismo. Se i ricercatori scoprissero che le cellule funzionano in modo diverso in queste condizioni, la scoperta potrebbe contribuire allo sviluppo di farmaci e terapie più mirati.
Tra gli autori dello studio figurano anche Arunima Banerjee, Qingcheng (Jessica) Zhang e Wen-Kai You della Johns Hopkins University.
Abstract
Per comportarsi in modo adattivo in ambienti complessi, gli animali devono elaborare selettivamente le informazioni più importanti nello spazio, ignorando al contempo i distrattori. In questo studio, riportiamo che un gruppo evolutivamente antico di neuroni inibitori del tronco encefalico, denominato PLTi, è sorprendentemente cruciale per questa funzione di attenzione spaziale selettiva. In topi liberi di muoversi e impegnati in un compito di attenzione spaziale simile a quello umano, abbiamo scoperto che il silenziamento bilaterale del PLTi comprometteva gravemente la selezione del bersaglio senza causare deficit percettivi o motori rilevanti per il compito. Gli effetti del PLTi dipendevano necessariamente da segnali rilevanti per l’obiettivo, piuttosto che da semplici segnali basati sulla salienza fisica, rivelandolo come un sito specializzato per la selezione del bersaglio attentivo guidata dalla priorità. Il contributo principale del PLTi consisteva nel controllo dell’accuratezza e della precisione categoriale del confine decisionale che separa il bersaglio dai distrattori a priorità inferiore. Il controllo da parte del PLTi delle rappresentazioni neurali degli stimoli concorrenti nel collicolo superiore, un noto centro attentivo, ha rivelato un potenziale percorso meccanicistico. PLTi potrebbe quindi essere una regione del tronco encefalico conservata nei vertebrati, coinvolta in processi decisionali spaziali del tipo “il vincitore prende tutto”.
Materials provided by Johns Hopkins University. Note: Content may be edited for style and length.
Ninad B. Kothari, Arunima Banerjee, Qingcheng Zhang, Wen-Kai You, Shreesh P. Mysore. Evolutionarily old brainstem neurons are required for the control of selective spatial attention. Nature Communications, 2026; DOI: 10.1038/s41467-026-72340-9
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