La percezione tattile che sperimentiamo quando tocchiamo un oggetto non dipende soltanto dai segnali sensoriali che raggiungono il nostro cervello, ma anche da un sofisticato sistema di amplificazione selettiva che modula la nostra capacità di rispondere agli stimoli. Un gruppo di ricercatori dell'Università di Ginevra ha scoperto un meccanismo completamente inedito attraverso cui il talamo - una struttura cerebrale che funge da stazione di rilancio per le informazioni sensoriali - comunica con la corteccia somatosensoriale per preparare i neuroni a elaborare meglio gli stimuli futuri. Questa scoperta, pubblicata su Nature Communications, potrebbe spiegare perché la stessa sensazione tattile può risultare a volte nitida e altre volte confusa.
Il mistero delle percezioni variabili
Chiunque abbia mai cercato di identificare un oggetto al buio toccandolo con le mani conosce bene questo fenomeno: a volte riusciamo immediatamente a riconoscere ciò che stiamo toccando, altre volte la sensazione rimane vaga e indefinita. Secondo i neuroscienziati, queste variazioni percettive dipendono da fattori come l'attenzione o la presenza di altri stimoli che possono interferire con l'elaborazione sensoriale. La comprensione di questi meccanismi è rimasta a lungo incompleta, nonostante si sapesse che i segnali tattili vengono interpretati dalla corteccia somatosensoriale dopo aver attraversato una complessa rete neuronale.
Il processo di elaborazione sensoriale coinvolge un percorso bidirezionale tra il talamo e la corteccia cerebrale, creando un circuito di comunicazione reciproca. Tuttavia, il ruolo preciso di questo feedback loop nell'influenzare la percezione tattile è rimasto finora un enigma per la comunità scientifica.
Neuroni piramidali: architetture asimmetriche del cervello
Per comprendere questo meccanismo, i ricercatori ginevrini si sono concentrati su una regione specifica dei neuroni piramidali della corteccia somatosensoriale, caratterizzata da un'alta concentrazione di dendriti - le strutture che ricevono i segnali elettrici da altri neuroni. "I neuroni piramidali hanno forme piuttosto peculiari e sono asimmetrici sia nella struttura che nella funzione", spiega Anthony Holtmaat, professore ordinario presso il Dipartimento di Neuroscienze di Base dell'Università di Ginevra e direttore dello studio.
L'équipe ha studiato il comportamento di questi neuroni nei topi, stimolando le vibrisse degli animali - l'equivalente del tatto umano - per osservare il dialogo che si stabilisce tra le proiezioni talamiche e i dendriti dei neuroni piramidali. Quello che emerge è un sistema di modulazione completamente diverso da quello finora conosciuto.
Un recettore inaspettato cambia le regole del gioco
Utilizzando tecniche all'avanguardia che combinano imaging, optogenetica, farmacologia ed elettrofisiologia, i ricercatori sono riusciti a registrare l'attività elettrica di strutture microscopiche come i dendriti. Quello che hanno scoperto rappresenta una vera rivoluzione nella comprensione della comunicazione neuronale: mentre normalmente il glutammato agisce come segnale di attivazione diretta, in questo nuovo meccanismo si lega a un recettore alternativo situato in una regione specifica del neurone piramidale corticale.
Invece di eccitare direttamente il neurone, questa interazione ne modifica lo stato di reattività, preparandolo efficacemente a ricevere futuri input sensoriali. "È come se il neurone venisse condizionato per rispondere meglio a un futuro stimolo sensoriale", spiega Ronan Chéreau, ricercatore senior e coautore dello studio. Si tratta di una via di modulazione precedentemente sconosciuta, che si differenzia dai meccanismi tradizionali basati sull'equilibrio tra neuroni eccitatori e inibitori.
Implicazioni per disturbi neurologici e stati di coscienza
Le implicazioni di questa scoperta vanno ben oltre la semplice comprensione del tatto. Il meccanismo identificato suggerisce che la nostra percezione sensoriale non è plasmata soltanto dai dati in arrivo, ma anche dalle interazioni dinamiche all'interno della rete talamo-corticale. Questo sistema potrebbe contribuire a spiegare la flessibilità percettiva che osserviamo durante diversi stati di veglia e sonno, quando le soglie sensoriali variano considerevolmente.
Inoltre, alterazioni di questo meccanismo potrebbero giocare un ruolo in alcune patologie neurologiche, in particolare nei disturbi dello spettro autistico, dove spesso si osservano anomalie nella percezione sensoriale. La comprensione di questi circuiti di feedback potrebbe quindi aprire nuove strade terapeutiche per condizioni in cui la modulazione sensoriale risulta compromessa, offrendo una prospettiva inedita su come il cervello elabora e interpreta il mondo che ci circonda.