Il team di ricerca, guidato da Aya Khalaf di Yale, si è concentrato sul funzionamento dei sistemi di attivazione sottocorticali, reti neurali profonde che svolgono un ruolo essenziale nella regolazione degli stati di sonno-veglia. Precedenti studi su pazienti con disturbi della coscienza, come coma o epilessia, avevano già evidenziato l'influenza di questi sistemi.

Tuttavia, le ricerche precedenti si erano concentrate principalmente sul tracciamento dei singoli sensi. In questo nuovo studio, i ricercatori hanno indagato se stimoli provenienti da più sensi condividessero le stesse reti di attivazione sottocorticali e come i cambiamenti nell'attenzione dei soggetti potessero influenzare queste reti.

Per lo studio, sono stati analizzati dati di risonanza magnetica funzionale (fMRI) raccolti da 1561 partecipanti adulti sani mentre eseguivano 11 compiti diversi che coinvolgevano quattro sensi: vista, udito, gusto e tatto.

I risultati hanno portato a due importanti scoperte: l'input sensoriale utilizza effettivamente sistemi sottocorticali condivisi e, sorprendentemente, qualsiasi input – indipendentemente dal senso che lo trasmette – stimola l'attività in due regioni cerebrali profonde, la formazione reticolare mesencefalica e il talamo centrale, quando il soggetto è intensamente concentrato sugli stimoli.

La chiave per stimolare queste regioni cerebrali centrali critiche è stata individuata nei bruschi cambiamenti di attenzione richiesti dai compiti.

"Ci aspettavamo di trovare attività su reti condivise, ma vedere tutti i sensi illuminare le stesse regioni cerebrali centrali mentre un soggetto era concentrato è stato davvero sorprendente", ha affermato Khalaf, associata post-dottorato in neurologia presso la Yale School of Medicine e autrice principale dello studio.

Questa scoperta sottolinea il ruolo cruciale di queste regioni cerebrali centrali nella regolazione non solo dei disturbi della coscienza, ma anche di condizioni che influenzano l'attenzione e la concentrazione, come il disturbo da deficit di attenzione e iperattività (ADHD). Questo potrebbe portare a farmaci e tecniche di stimolazione cerebrale più mirati per i pazienti.

"Questo ci ha anche fornito informazioni su come funzionano normalmente le cose nel cervello", ha aggiunto l'autore senior Hal Blumenfeld, professore di neurologia Mark Loughridge e Michele Williams, nonché professore di neuroscienze e neurochirurgia e direttore dello Yale Clinical Neuroscience Imaging Center. "È davvero un passo avanti nella nostra comprensione della consapevolezza e della coscienza."

Considerando tutti i sensi, questa è la prima volta che i ricercatori osservano un risultato di questo tipo, ha affermato Khalaf, che fa parte anche del laboratorio di Blumenfeld.

"Ci dice quanto sia importante questa regione cerebrale e cosa potrebbe significare negli sforzi per ripristinare la coscienza", ha concluso.

Tra gli altri autori figurano Erick Lopez, un ex ricercatore universitario nel laboratorio di Blumenfeld, e collaboratori della Harvard Medical School.

Questa ricerca è stata in parte finanziata dai National Institutes of Health.