Quanto le nostre emozioni dipendono dai nostri sensi? Il nostro cervello e il nostro corpo reagiscono allo stesso modo quando sentiamo un urlo spaventoso, vediamo un’ombra inquietante o sentiamo un odore sinistro? E ascoltare musica allegra o vedere un paesaggio colorato porta la stessa gioia?
In uno studio innovativo pubblicato su Science Advances, i ricercatori hanno svelato nuove intuizioni sull’intricata relazione tra emozione e percezione.
Il cervello utilizza codici sensoriali specifici o astratti per costruire esperienze emotive?
Guidato da un team di neuroscienziati italiani della Scuola IMT di Studi Avanzati di Lucca e condotto in collaborazione con l’Università di Torino, il progetto di ricerca indaga se il cervello utilizza codici sensoriali specifici o astratti per costruire esperienze emotive .
“Emozione e percezione sono profondamente intrecciate, ma gli esatti meccanismi con cui il cervello rappresenta le istanze emotive sono rimasti sfuggenti”, afferma Giada Lettieri, ricercatrice in psicologia presso la Scuola IMT e autrice principale dello studio.
“La nostra ricerca affronta questa domanda fondamentale, fornendo approfondimenti critici su come il cervello organizza e rappresenta le informazioni emotive attraverso diverse modalità sensoriali e come risultato dell’esperienza sensoriale passata.”
Per condurre lo studio, i ricercatori hanno mostrato il film “La carica dei 101” a un gruppo di 50 volontari e hanno monitorato con la risonanza magnetica funzionale l’ attività cerebrale associata allo svolgersi della trama del film.
Gli spettatori del film nello scanner erano sia individui con sviluppo tipico che volontari congenitamente ciechi e congenitamente sordi, ai quali è stata presentata rispettivamente la riproduzione audio e la versione muta del film.
I ricercatori hanno anche chiesto a un gruppo di 124 partecipanti indipendenti di esprimere e valutare le proprie emozioni mentre guardavano lo stesso film fuori dallo scanner, cercando di prevedere la risposta cerebrale di persone con e senza deprivazione sensoriale durante l’esperienza di divertimento, paura e tristezza, tra altre emozioni.
“Includere nell’esperimento individui con deprivazione sensoriale congenita – ciechi e sordi – è un modo per analizzare e decifrare il contributo dell’esperienza sensoriale ai meccanismi neurali alla base delle emozioni”, spiega Luca Cecchetti, ricercatore presso la Scuola IMT, e autore senior e supervisore dello studio.
“I nostri risultati mostrano che le categorie delle emozioni sono rappresentate nel cervello indipendentemente dall’esperienza e dalle modalità sensoriali. In particolare, esiste una rete distribuita che comprende aree sensoriali, prefrontali e temporali del cervello, che codificano collettivamente istanze emotive.
Da notare, la zona ventromediale la corteccia prefrontale è emersa come un luogo chiave per immagazzinare una rappresentazione astratta delle emozioni, che non dipende da precedenti esperienze o modalità sensoriali.
L’esistenza di una codifica astratta delle emozioni nel cervello significa che, anche se siamo tentati di credere che le nostre emozioni dipendano direttamente da ciò che accade nel mondo circostante, è il nostro cervello che è cablato per generare significato emotivo indipendentemente dal fatto che siamo in grado di farlo. vedere o sentire.
“In un mondo in cui gli individui con deprivazione sensoriale vengono spesso trascurati, è essenziale capire come le facoltà mentali e le loro corrispondenti rappresentazioni neurali possono evolversi e perfezionarsi senza input sensoriali , in modo da far progredire ulteriormente la comprensione delle emozioni e del cervello umano”, afferma Lettieri.
Le emozioni provengono da un’area del cervello di 3 centimetri
L’intero insieme delle nostre emozioni è rappresentato topograficamente in una piccola regione del cervello, un’area di 3 centimetri della corteccia, riferiscono gli scienziati in uno studio condotto presso la Scuola IMT di Studi Avanzati di Lucca, in Italia.
La scoperta di questa “mappa” delle emozioni arriva da un lavoro condotto dal Laboratorio Molecular Mind (MoMiLab) diretto dal professor Pietro Pietrini, e pubblicato su Nature Communications.
Per studiare come il cervello elabora le distinte componenti di base degli stati emotivi, i ricercatori della Scuola IMT hanno chiesto a un gruppo di 15 volontari iscritti allo studio di esprimere, definire e valutare le proprie emozioni mentre guardavano il film americano del 1994 “Forrest Gump”.
Per tutta la durata del film, i 15 volontari hanno riportato scena per scena le loro sensazioni e le rispettive forze su una scala da 1 a 100. Le loro risposte sono state poi confrontate con quelle di altre 15 persone che avevano visto lo stesso film durante una sessione magnetica funzionale. studio di risonanza magnetica (fMRI) condotto in Germania.
I dati di imaging sono stati ottenuti attraverso la “scienza aperta”, una piattaforma attraverso la quale scienziati di diversi laboratori possono condividere i propri dati in modo che chiunque possa replicare le proprie scoperte o utilizzare i dati per nuovi esperimenti, come in questo caso.
Per svelare le regioni corticali coinvolte nell’elaborazione delle emozioni, gli scienziati hanno utilizzato le “valutazioni emotive” per prevedere la risposta fMRI del cervello.
La corrispondenza tra le caratteristiche funzionali e la relativa disposizione spaziale di distinte zone della corteccia è stata poi utilizzata per testare la topografia degli stati affettivi.
Come hanno scoperto i ricercatori, l’attivazione delle regioni cerebrali temporo-parietali era associata agli stati affettivi provati in un preciso momento, fornendo una mappa dell’esperienza emotiva.
L’analisi dei dati è di Giada Lettieri, prima autrice dello studio insieme a Giacomo Handjaras, entrambi Ph.D. studenti della Scuola IMT e i loro collaboratori, mostra che la polarità, la complessità e l’intensità delle esperienze emotive sono rappresentate da transizioni graduali nei territori temporo-parietali giusti.
La disposizione spaziale consente al cervello di mappare una varietà di stati affettivi all’interno di una singola zona della corteccia.
In sintesi, la giusta giunzione temporo-parietale può rappresentare topograficamente la varietà degli stati affettivi che le persone sperimentano: quali emozioni provano in un determinato momento e quanto le percepiscono.
Il processo assomiglia al modo in cui i sensi come la vista o l’udito sono rappresentati nel cervello. Per questo motivo i ricercatori hanno proposto il termine “emotionotopia” come principio di codifica delle emozioni.
Storicamente, le emozioni sono state spesso considerate una facoltà umana “separata”, distinta dalla cognizione. Ma questo punto di vista è stato recentemente messo in discussione da vari studi che dimostrano che molte risposte affettive possono influenzare processi cognitivi come il processo decisionale e la memoria.
Lo studio della Scuola IMT aggiunge nuovi dettagli a questa visione più recente secondo cui i principi responsabili della rappresentazione degli stimoli sensoriali sono anche responsabili della mappatura delle emozioni.
“Questo studio è anche un interessante esempio di scienza aperta e di iniziative di condivisione dei dati nelle neuroscienze”, ha affermato Luca Cecchetti, autore senior dell’articolo e assistente professore presso la Scuola IMT. “I dati fMRI sono stati raccolti da Michael Hanke e colleghi dell’Università Otto von Guericke di Magdeburgo e pubblicati pubblicamente su studyforrest.org.
Ciò ci ha permesso di sfruttare dati di neuroimaging di alta qualità, risparmiando allo stesso tempo risorse e tempo. Seguendo lo stesso principio, abbiamo rilasciato dati e codice su osf.io/tzpdf/ .”
“Analizzare i correlati cerebrali dei fattori elementari che modulano l’intensità e la qualità delle nostre emozioni ha importanti implicazioni per capire cosa succede quando le emozioni si ammalano, come nel caso della depressione e della fobia.
Questi studi stanno avvicinando la psichiatria ad altri campi della medicina nella ricerca oggettiva correlati biologici dei sentimenti, che sono stati soggettivi”, ha commentato il professor Pietro Pietrini, psichiatra e coautore della ricerca, direttore del MoMiLab della Scuola IMT.
L’amore e la paura sono visibili in tutto il cervello invece di essere limitati a qualsiasi regione di esso
Nel campo delle neuroscienze affettive, teorie rivali discutono se gli stati emotivi possano essere considerati come un’attività solo di determinate regioni del cervello.
Secondo una nuova tesi di dottorato presso l’Università di Aalto, uno stato emotivo influenza il funzionamento dell’intero cervello e le emozioni individuali non sono localizzate solo in regioni specifiche del cervello.
“Dal punto di vista biologico un’emozione è uno stato dell’intero cervello in un dato momento. Ad esempio, il cervello può interpretare determinati modelli di azioni, ricordi e cambiamenti corporei come rabbia”, spiega il dottorando Heini Saarimäki.
Diversi stati emotivi dei partecipanti sono stati evocati con film, immagini mentali o immagini guidate basate su narrazioni. Successivamente, un algoritmo di classificazione basato sull’apprendimento automatico è stato addestrato per collegare le emozioni specifiche e i dati cerebrali ad esse correlati.
L’algoritmo di classificazione è stato poi testato fornendogli nuovi dati cerebrali e misurando il grado di successo con cui l’algoritmo riconosceva l’emozione corretta esclusivamente sulla base dei dati cerebrali.
Il metodo per misurare l’attività cerebrale si basa sulla misurazione delle variazioni del contenuto di ossigeno nel sangue nel cervello e fornisce informazioni sull’attivazione del cervello con una precisione millimetrica.
I ricercatori erano particolarmente interessati alle mappe cerebrali specifiche delle emozioni specifiche delle emozioni , cioè alle mappe sulla localizzazione delle emozioni in varie aree dell’intero cervello. Analizzando l’attività dell’intero cervello, un algoritmo di apprendimento automatico potrebbe essere in grado di determinare lo stato emotivo in questione.
Saarimäki e i suoi colleghi hanno scoperto che le mappe cerebrali delle emozioni di base come rabbia, felicità, tristezza, paura, sorpresa e disgusto erano in una certa misura simili tra le persone.
Le emozioni di base sembrano essere almeno in parte determinate biologicamente, mentre le emozioni sociali – gratitudine, disprezzo, orgoglio e vergogna – sono in larga misura costruite sull’esperienza. Nelle emozioni sociali, le differenze nell’attività cerebrale tra le persone sono maggiori rispetto alle emozioni di base.
L’algoritmo di classificazione commette più errori nel distinguere le emozioni che hanno mappe cerebrali simili che con le emozioni le cui mappe cerebrali hanno poco in comune. Queste informazioni possono essere ulteriormente confrontate con il modo in cui le persone interpretano soggettivamente determinate emozioni.
Le emozioni positive, come felicità, amore, gratitudine e orgoglio, sono più simili sia come esperienze soggettive che a livello di attività cerebrale.
Le emozioni negative, come la paura, la rabbia e la tristezza, d’altra parte, hanno come gruppo una base simile nell’attività cerebrale.
Le attività cerebrali durante le emozioni sociali negative come la vergogna, il senso di colpa e il disprezzo, a loro volta, si assomigliano molto ma differiscono dalle mappe cerebrali delle emozioni negative di base.
“Abbiamo anche scoperto che l’accuratezza della classificazione delle emozioni sembra essere correlata alle differenze individuali nell’elaborazione emotiva, come nella capacità di provare empatia.
Vogliamo esaminare più in dettaglio come le differenze individuali, ad esempio nell’empatia, sono legate alla funzionamento dei sistemi emotivi del cervello. Un progetto di ricerca separato per indagare questo aspetto sta per iniziare”, spiega Saarimäki.
I risultati dello studio giovano al trattamento dei disturbi di salute mentale o delle malattie legate alla perdita di memoria, che sembrano entrambi chiaramente collegati ai disturbi emotivi. Una migliore comprensione dei meccanismi cerebrali delle diverse emozioni può essere utile per pianificare e indirizzare correttamente il trattamento.
