Ansia e percezione dei segnali endogeni nel cervello

Cuore che batte forte, respiro accelerato e palmi delle mani sudati: sono tutti sintomi dell'ansia che il cervello utilizza per preparare il corpo a una possibile minaccia. Queste normali e fugaci percezioni del corpo umano possono innescare una vera e propria spirale negativa nelle persone con livelli di ansia elevati. La percezione di cambiamenti fisici come il battito cardiaco e la respirazione intensifica la sensazione di ansia che ha causato questi cambiamenti. Finora, le limitazioni tecniche hanno reso difficile indagare esattamente dove avviene questo circolo vizioso nel cervello e come si può interrompere nelle persone con livelli di ansia elevati. Ora, per la prima volta, i ricercatori dell'ETH sono riusciti a dimostrare come alcuni segnali corporei elaborati nel cervello differiscano tra persone con diversi livelli di ansia.

Ansia e percezione distorta del respiro

Proprio come un rilevatore di fumo suona l'allarme per avvertire i residenti di un possibile incendio, nel profondo del nostro cervello, le cellule nervose della cosiddetta insula anteriore, una parte della corteccia, determinano il modo in cui vengono percepite sensazioni fisiche come il respiro, il battito cardiaco o il dolore gastrointestinale. Un'influente teoria scientifica ipotizza che questa parte del cervello crei modelli del corpo che prevedono e interpretano i segnali corporei. Si presume che il suo scopo sia quello di prevedere i pericoli per il corpo e di dare l'allarme quando è minacciato da un danno. Questo aspetto è particolarmente rilevante per la comprensione dei disturbi mentali. Ad esempio, da tempo si ritiene che l'ansia sia associata a segnali predittivi alterati nella corteccia insulare anteriore. Olivia Harrison, autrice principale di uno studio recentemente pubblicato sulla rivista scientifica Neuron, è riuscita a confermare questa ipotesi. Lei e il suo team hanno scoperto che la corteccia insulare anteriore reagisce in modo diverso alle variazioni previste della resistenza respiratoria nelle persone con livelli di ansia più elevati. Parallelamente, sembra esserci una correlazione tra livelli di ansia più elevati e un'alterata percezione dei segnali corporei.

Harrison, che ora è ricercatore presso l'Università di Otago in Nuova Zelanda, ha condotto lo studio nell'ambito di una borsa di studio post-dottorato con il professore Klaas Stephan insieme a un team di ricerca dell'Unità di Neuromodellazione Traslazionale, che fa parte dell'Istituto di ingegneria biomedica gestito congiuntamente dall'Università di Zurigo e dall'ETH di Zurigo. Lo studio di Harrison, che ha coinvolto 60 persone con livelli di ansia bassi e moderati, è il primo nel suo genere a fornire la prova che la corteccia insulare anteriore crea modelli di stato fisico. Klaas Stephan, coautore dello studio, spiega: "Sapere come il cervello crea attivamente modelli per proteggere il corpo aiuta a togliere lo stigma dalla malattia mentale. Questo approccio chiarisce che l'ansia può essere spiegata come una risposta adattiva a un'esperienza individuale", spiega.

Nuove tecnologie essenziali per la conoscenza

Solo grazie a una nuova tecnologia i neuroscienziati hanno potuto controllare la resistenza respiratoria nel loro studio e osservare per la prima volta l'attività cerebrale che si verifica quando si prevedono e si percepiscono stati fisici minacciosi. Hanno anche osservato come la paura possa modificare tali previsioni e percezioni nel cervello. Ispirandosi a precedenti ricerche sulle interazioni cervello-corpo, ma anche alle proprie osservazioni sugli sport agonistici, Olivia Harrison ha sviluppato un sistema di ventilazione compatibile con la risonanza magnetica. Il dispositivo si basa sugli studi precedenti della Harrison, condotti insieme al team Breathe Oxford dell'Università di Oxford. In collaborazione con Sebastian Rieger, fisico e tecnico medico di Oxford, Harrison ha automatizzato il sistema.

Grazie a questa invenzione, i ricercatori hanno potuto testare in modo più differenziato le teorie esistenti che non erano ancora state dimostrate con misurazioni empiriche. Il team di ricerca ha utilizzato la nuova tecnologia per sviluppare un compito di apprendimento della respirazione e studiare l'attività cerebrale dinamica durante le previsioni e gli errori di previsione. Utilizzando modelli computerizzati dei processi cognitivi, i ricercatori hanno analizzato sia l'apprendimento legato alla respirazione sia la metacognizione, cioè la percezione dei propri processi di pensiero. Si tratta della prima analisi matematica del corso di un processo di apprendimento in quest'area di ricerca.

Ascoltare il corpo

Anche se i risultati di questo studio rivelano nuove intuizioni sulle connessioni tra l'ansia e la percezione dei segnali del corpo da parte del cervello, molte domande rimangono in apertura. A volte crediamo di ascoltare il nostro corpo", dice Harrison, "ma vediamo che l'ansia riduce la nostra capacità di notare effettivamente i cambiamenti nel nostro respiro".Se non notiamo i primi sintomi fisici dell'ansia perché la percezione corrispondente è "spenta", questi sintomi persistono e il livello di ansia aumenta ulteriormente". I risultati dello studio forniscono quindi le prime indicazioni su come l'ansia possa disturbare la comunicazione tra il cervello e il corpo.

Sebbene la ricerca non abbia ancora risposto a tutte le domande, Harrison sottolinea che gli esercizi di respirazione sono stati utilizzati per secoli nella medicina dell'Estremo Oriente per migliorare la salute mentale. Sottolinea che lo yoga, la meditazione e l'esercizio fisico hanno spesso un effetto calmante, ma che i meccanismi sottostanti devono ancora essere studiati. Secondo Harrison, una migliore comprensione del modo in cui il cervello e il corpo interagiscono potrebbe in ultima analisi migliorare il trattamento dei disturbi d'ansia, consentendo alle persone di percepire il proprio corpo in modo diverso e di spezzare la spirale dell'ansia.