La caverna buia e martellante di uno scanner per risonanza magnetica può essere un luogo solitario. In che modo gli scienziati interessati all’attività neurale alla base delle interazioni sociali possono catturare un cervello impegnato e durante una conversazione mentre il suo proprietario è così isolato? Due team di ricerca stanno avanzando una soluzione curiosa: stringere due persone in uno scanner.
Una di queste installazioni MRI è in fase di sviluppo con nuovi finanziamenti da parte della National Science Foundation (NSF) degli Stati Uniti, e un’altra è stata sottoposta a test iniziali descritti in una prestampa il mese scorso. Questi progetti devono ancora dimostrare il fatto che il loro payoff scientifico giustifichi il costo e la complessità, oltre al requisito secondo cui due persone devono sopportare un quasi abbraccio ristretto, in alcuni casi per 1 ora o più. Ma i due gruppi sperano di aprire nuovi modi per studiare come i cervelli si scambiano sottili segnali sociali ed emotivi legati alle espressioni facciali, al contatto visivo e al tocco fisico. Lo strumento potrebbe “ampliare notevolmente la gamma di indagini possibili”, afferma Winrich Freiwald, neuroscienziato della Rockefeller University. “Questo è davvero eccitante.”
La risonanza magnetica funzionale (fMRI), che misura l’ossigenazione del sangue per stimare l’attività neurale, è già uno strumento di comune utilizzo per lo studio dei processi sociali. Ma rispetto alla reale interazione sociale, questi esperimenti sono “ridotti e artificiali”, afferma Lauri Nummenmaa, neuroscienziata all’Università di Turku in Finlandia. I partecipanti guardano spesso foto statiche di volti o ascoltano registrazioni vocali mentre giacciono in uno scanner. Ma le foto non possono mostrare il sottile flusso di emozioni attraverso i volti delle persone e le registrazioni non consentono di dare e avere una vera conversazione.
Quindi i ricercatori hanno realizzato incontri in tempo reale nello scanner. Nel 2002, il neuroscienziato Read Montague e alcuni suoi colleghi del Baylor College of Medicine hanno pubblicato il primo di molti studi per registrare simultaneamente le reazioni di persone in macchine MRI separate e collegate. L’approccio può catturare l’attività neurale mentre le persone giocano a un gioco online o comunicano attraverso un feed audio o video.
Anche con questo approccio, “Esiste un’enorme quantità di informazioni interpersonali filtrate”, afferma Ray Lee, neuroscienziato e fisico della RM alla Columbia University. Nell’ultimo decennio, Lee ha perfezionato una configurazione MRI per due. Richiede una coppia specializzata di bobine che consente ai ricercatori di leggere segnali separati da due cervelli adiacenti. Queste bobine di metallo simili a cagle circondano le teste dei partecipanti mentre giacciono sui loro lati con le gambe che si toccano nel magnete della risonanza magnetica e si guardano attraverso una finestra. Nel 2012, mentre era alla Princeton University, Lee e colleghi pubblicarono il primo documento sul dispositivo, che secondo lui sarebbe costato $ 200.000 affinchè venisse fornito a un altro laboratorio.
Un secondo scanner MRI per due persone, sviluppato da Nummenmaa e colleghi nel laboratorio della neuroscienziata Riitta Hari presso l’Università di Aalto in Finlandia, utilizza un tipo e una forma diversi di bobina, ma colloca i partecipanti nella stessa posa da coccole. (La squadra ha provato una posa meno intima, simile a uno sfinge: pancia in giù, faccia a faccia. Ma era “piuttosto scomodo per il collo”, osserva Hari.)
In una prestampa di bioRxiv del 10 dicembre 2019, il team descrive un primo test della tecnologia: registrare l’attività neurale mentre coppie di amici o partner intimi si toccavano a turno sulle labbra. Con tale metodo, i ricercatori hanno potuto verificare che lo scanner rilevasse l’attività cerebrale corrispondente sia al tocco che alla vista del dito toccante, insieme al suono delle istruzioni registrate.
Le prime domande di ricerca di Lee sono anche relativamente semplici: in che modo l’attività cerebrale nello scanner condiviso differisce dall’attività durante una connessione video remota? Quali reti cerebrali si illuminano quando le persone entrano in contatto visivo? Sta ancora analizzando i dati e inviando pubblicazioni dalla sua configurazione del 2012, ma nell’autunno del 2019, il suo team ha ricevuto quasi 1 milione di dollari da NSF per progettare una bobina con una migliore qualità del segnale e con la possibilità di scansionare più cervelli.
“Se Ray riesce a far funzionare questo sistema … ha un sacco di spazio per crescere”, afferma Ellen Carpenter, neuroscienziata e direttrice del programma della NSF. Studi futuri potrebbero, ad esempio, osservare il cervello mentre raccoglie segnali sociali e decide quando e come trasmettere empatia a un compagno di scanner, dice.
Naturalmente, i ricercatori possono già osservare i cervelli socializzanti immaginandoli uno alla volta. Una persona sottoposta a scansione può parlare o persino toccare una persona, direttamente all’esterno dello scanner. “In realtà ottieni qualcosa osservando in tempo reale come l’attività sta cambiando nei due cervelli?” Si chiede Freiwald. Un problema è che la risonanza magnetica è lenta. I cambiamenti di ossigeno nel sangue avvengono su una scala di secondi, il che significa che in alcuni casi, la relazione precisa tra i tempi del fuoco neurale nei due cervelli potrebbe eludere lo scanner.
Altri sostengono che l’accurata configurazione della risonanza magnetica stessa potrebbe limitare la ricerca. “Questo è più che un faccia a faccia”, afferma Uri Hasson, neuroscienziato a Princeton. “Stai mettendo di fronte persone che hanno un legame affettivo.” Con altre persone, l’esperienza potrebbe sembrare minacciosa. “Sei mai stato di fronte a uno sconosciuto a 3 pollici dal naso? Probabilmente non di proposito ”, afferma Montague, ora al Virginia Polytechnic Institute e alla State University. “Non so che direzione stia prendendo”, dice dell’approccio. “D’altra parte, sono un grande sostenitore del maverick rinnegato che fa quello che vuole.”
Nonostante i loro limiti, Lee pensa che gli scanner MRI per due persone cattureranno aspetti del cervello socializzante a lungo trascurati dal neuroimaging. Ha in programma di esaminare le differenze nelle dinamiche cerebrali dei bambini con e senza autismo mentre hanno un contatto visivo e interagiscono con un genitore nello scanner. Ci si aspetta che i primi soggetti scivolino insieme nel magnete entro questo autunno.
Articolo originale di Kelly Servick, Science
Traduzione di Claudia Dionisi
