Uno studio pubblicato il 16 settembre 2025 sulla rivista Nature Neuroscience ha fornito nuove e significative informazioni sul funzionamento del sistema visivo umano e sulla percezione nel cervello, con implicazioni potenziali per la comprensione di malattie come la schizofrenia. I ricercatori hanno indagato le origini delle illusioni ottiche, un fenomeno affascinante che coinvolge complessi meccanismi cerebrali.
Il cervello e le illusioni ottiche
Il team di scienziati dell’University of California Berkeley, in collaborazione con l’Allen Institute, ha affrontato la sfida di comprendere le intricate interazioni tra i neuroni. Gli esperti hanno sottolineato la complessità del cervello umano, composto da circa 86 miliardi di neuroni, ciascuno con circa 10.000 sinapsi. La ricerca ha rivelato come il cervello possa percepire oggetti che non corrispondono agli input sensoriali ricevuti, un fenomeno che ha suscitato grande interesse.
Utilizzando tecniche avanzate come i laser, i ricercatori hanno identificato un circuito neurale cruciale e il tipo di cellula coinvolta nel rilevamento delle illusioni ottiche, in particolare i contorni di queste illusioni. Hyeyoung Shin, attualmente all’Università di Seul, insieme a Hillel Adesnik e al loro team, ha scoperto un gruppo di neuroni denominati neuroni “IC-encoder”, responsabili della creazione di percezioni visive inesistenti. Questo processo, noto come completamento di schemi ricorrenti, avviene grazie alla connettività specializzata di questi neuroni, che ricevono input dalle aree visive superiori del cervello.
Meccanismi della percezione visiva
I ricercatori hanno illustrato come il cervello interpreti stimoli visivi complessi. Un esempio emblematico è quello in cui vengono presentate quattro figure nere simili a “Pac-man” agli angoli di un quadrato. In questa situazione, il cervello percepisce un quadrato bianco, nonostante l’immagine sia composta da cerchi neri incompleti. Questo processo avviene grazie alla comunicazione tra i livelli superiori del cervello e la corteccia visiva primaria, che “indica” di “vedere” un quadrato, anche in assenza di un input visivo corrispondente.
Attraverso l’osservazione dei modelli di attività elettrica cerebrale in topi, gli scienziati hanno stimolato i neuroni IC-encoder con fasci di luce laser, anche in assenza di immagini illusorie. I risultati hanno mostrato che, anche senza stimoli visivi, i neuroni attivavano modelli di attività cerebrale simili a quelli associati alla visione di illusioni. Queste scoperte offrono una nuova prospettiva su come il sistema visivo e la percezione operino nel cervello, con implicazioni significative per le malattie in cui questi processi non funzionano correttamente.
Implicazioni per la salute mentale
Jerome Lecoq, ricercatore associato all’Allen Institute, ha evidenziato che in alcune patologie come la schizofrenia si osservano modelli di attività cerebrale anomali. Questi modelli sono frequentemente correlati a rappresentazioni visive di oggetti che appaiono in modo casuale. Comprendere il processo di formazione di queste rappresentazioni e il funzionamento sinergico delle cellule è fondamentale per sviluppare trattamenti efficaci. Lecoq ha sottolineato l’importanza di identificare le cellule e i livelli coinvolti in questa attività.
Il programma “OpenScope” dell’Allen Institute ha consentito a scienziati esterni di condurre esperimenti con attrezzature all’avanguardia. Questo ha fornito al team di Berkeley l’accesso a registrazioni elettrofisiologiche uniche, permettendo di osservare i circuiti di feedback cerebrale in azione con una risoluzione millisecondo in tempo reale.
Rivoluzione nella comprensione della percezione
I risultati di questo studio hanno il potenziale di modificare radicalmente il paradigma della visione e della percezione. Non si tratta più di un processo passivo in cui il cervello riceve informazioni dal mondo esterno, ma di un processo attivo in cui la realtà percepita viene costruita attraverso complessi calcoli cerebrali. Gli studiosi osservano che la nostra vista è più simile a un monitor di computer che visualizza un’immagine basata su interpretazioni e dati, piuttosto che a una macchina fotografica che cattura il mondo così com’è. Questa nuova prospettiva apre a possibilità di manipolazione e negoziazione di ciò che percepiamo, evidenziando la complessità del sistema visivo umano.