Quando il cervello è sotto pressione, alcuni segnali neurali iniziano a oscillare in modo sincrono, proprio come un’orchestra ben preparata. Un nuovo studio condotto presso l’Università Johannes Gutenberg di Mainz (JGU) mostra per la prima volta la flessibilità con cui questa sincronia neurale si adatta alle diverse situazioni e che questa coordinazione dinamica è strettamente legata alle capacità cognitive.

“Segnali specifici nella regione frontale media del cervello sono meglio sincronizzati nelle persone con capacità cognitive superiori, soprattutto durante le fasi più impegnative del pensiero”, spiega la professoressa Anna-Lena Schubert dell’Istituto di Psicologia della JGU, prima autrice dello studio, pubblicato di recente sul Journal of Experimental Psychology: General. I ricercatori si sono concentrati sulla regione frontale media del cervello e sul coordinamento misurabile delle cosiddette onde theta. Queste onde cerebrali oscillano tra i quattro e gli otto hertz e sono tra le frequenze neurali più lente. “Tendono a verificarsi quando il cervello è particolarmente sollecitato, ad esempio quando ci si concentra o quando si deve controllare consapevolmente il proprio comportamento”, spiega Schubert, che dirige il Laboratorio di analisi e modellazione di dati complessi della JGU.

Le persone con una connettività Theta più forte nella regione frontale media sono spesso in grado di concentrarsi meglio nonostante le distrazioni

I 148 partecipanti allo studio, di età compresa tra i 18 e i 60 anni, hanno dapprima completato dei test per valutare la loro memoria e intelligenza prima di registrare la loro attività cerebrale con l’elettroencefalogramma (EEG). Questa procedura misura i piccoli segnali elettrici nel cervello usando elettrodi attaccati al cuoio capelluto ed è una tecnica comprovata per ottenere informazioni precise sui processi cognitivi. Durante la registrazione EEG, i partecipanti hanno completato tre compiti mentalmente impegnativi, progettati per valutare il controllo cognitivo.

I ricercatori erano interessati alla capacità dei partecipanti di passare con flessibilità da una regola all’altra, un aspetto essenziale dell’elaborazione intelligente delle informazioni. Ad esempio, i partecipanti dovevano premere un pulsante per decidere se un numero fosse pari o dispari e, poco dopo, se fosse maggiore o minore di cinque. Ogni cambiamento di regola richiedeva un rapido adattamento delle strategie mentali: un processo che ha permesso ai ricercatori di osservare da vicino il coordinamento delle reti cerebrali in tempo reale.

Il risultato: gli individui con capacità cognitive superiori hanno mostrato una sincronizzazione particolarmente forte delle onde theta nei momenti cruciali, soprattutto durante il processo decisionale. I loro cervelli erano maggiormente in grado di mantenere la concentrazione quando era importante. “Le persone con una connettività theta più forte nella regione frontale media sono spesso più brave a concentrarsi e a bloccare le distrazioni, che si tratti di un cellulare che vibra mentre si lavora o di un libro da leggere in una stazione ferroviaria affollata”, ha spiegato Schubert.

Lo studio fornisce importanti indicazioni su come funziona l’intelligenza a livello neurale

La professoressa Anna-Lena Schubert è rimasta particolarmente sorpresa da quanto questa coordinazione dei ritmi cerebrali sia strettamente legata alle capacità cognitive. “Non ci aspettavamo che il collegamento fosse così chiaro”, ha detto. Il fattore decisivo non era la sincronizzazione continua, ma la capacità del cervello di regolare i suoi tempi in modo flessibile e contestuale, come un’orchestra che segue un direttore esperto. La regione mediana spesso dà il tono a questa coordinazione, ma lavora insieme ad altre aree del cervello. La connettività theta del midfrontale sembra essere particolarmente rilevante quando vengono prese le decisioni, ma non durante la preparazione mentale alle regole di un nuovo compito.

I precedenti studi EEG sulle prestazioni cognitive hanno esaminato per lo più l’attività di regioni cerebrali isolate. Questo studio, invece, ha adottato un approccio basato sulla rete e ha esaminato il modo in cui le diverse aree interagiscono durante i compiti multipli per identificare modelli stabili e generali. I risultati mostrano che le differenze individuali nelle prestazioni cognitive sono legate al comportamento dinamico della rete cerebrale. Secondo i ricercatori, le potenziali applicazioni, come gli strumenti di formazione o di diagnostica basati sul cervello, sono ancora lontane. Tuttavia, lo studio fornirebbe importanti basi per la comprensione del funzionamento dell’intelligenza a livello neurale. Uno studio successivo, per il quale si stanno attualmente reclutando partecipanti di età pari o superiore ai 40 anni della regione del Reno-Meno, indagherà su quali fattori biologici e cognitivi supportino ulteriormente questo tipo di coordinamento cerebrale efficiente e quale ruolo svolgano altre abilità cognitive come la velocità di elaborazione e la memoria di lavoro.